DE2725155A1 - Walzverfahren zur herstellung von stahlband - Google Patents

Walzverfahren zur herstellung von stahlband

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DE2725155A1 DE19772725155 DE2725155A DE2725155A1 DE 2725155 A1 DE2725155 A1 DE 2725155A1 DE 19772725155 DE19772725155 DE 19772725155 DE 2725155 A DE2725155 A DE 2725155A DE 2725155 A1 DE2725155 A1 DE 2725155A1
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Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing
E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser
Ernsbergerstrasse19 272S155
8 München 60
3. Juni 1977
MICHELIN & CIE
(Compagnie Generale des Etablissements MICHELIN)
Clermont - Ferrand / Frankreich Unser Zeichen: M 1391
Walzverfahren zur Herstellung von Stahlband
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrzeugluftreifen und insbesondere metallische Verstärkungselemente, wie sie in den Bewehrungseinlagen für Luftreifen verwendet werden.
Man verwendet erfolgreich Scheitel- und/oder Karkassenbewehrungsednlagen aus parallel zueinander angeordneten, in eine Schicht aus einem Elastomerengemisch eingebetteten Metallkabeln. In der Regel sind diese Metallkabel durch Verdrehen mehrerer einheitlicher Drähte und/oder aus mehreren einheitlichen Drähten gebildeter Litzen erhalten worden. Die einheitlichen Drähte sind für gewöhnlich aus Stahl. Sie können durch Ziehen erhalten werden.
Dr.Ha/Ma
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Man versuchte bereits, die Stahlkabel durch Bänder zu ersetzen, da bei gleichem Metallquerschnitt und gleicher Länge das Band wegen seiner einfachen Herstellungsweise billiger kommt als das Kabel. Das Band erhält man, indem man ein Blech auf die gewünschte Stärke herunterwalzt und es dann auf die gewünschte Bandbreite zerschneidet.
Verschiedene metallurgische und/oder Wärmebehandlungen kommen während der Bearbeitung des Blechs und/oder der Bänder zur Anwendung, aufgrund welcher diese eine beachtliche Kornfeinheit besitzen und Zugfestigkeiten von über 250 kg/mm bei relativen Dehnungen von über 5 % erreichen. Trotzdem sind solche Bänder nicht ganz zufriedenstellend, und zwar wegen der Unregelmäßigkeiten der Schmalseiten sowie der durch das Schneiden des Blechs hervorgerufenen scharfen Kanten. Diese scharfen Kanten stellen in der Tat Konzentrationsstellen für Spannungen in den Bändern, der verklebenden Umhüllung derselben und in dem die Bänder umgebenden Elastomeren dar. Daraus resultieren Ermüdungsbrüche in den Bändern und dem angrenzenden Elastomeren. Diese Nachteile vereinigen sich mit einer schlechten Haftung des Elastomeren an den scharfen Bandkanten infolge von durch die Oberflächenunregelmäßigkeiten hervorgerufenen Fehlstellen in der verklebenden Umhüllung des Bands.
Andererseits ist es aus der französischen Patentschrift 1 343 889 bekannt, einen Metalldraht mit kreisförmigem Querschnitt durch Warmwalzen in ein Profilteil überzuführen. Das Erhitzen des Drahts bezweckt ein leichteres Fließen des Metalls zwischen den Walzen des Walzwerks, die sich im Übrigen den Umrissen des Profilteils anpassen. Die Umwandlung des Drahts in ein Profilteil erfolgt somit
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in einem einzigen Walzenstich. Solche Stahlprofilteile wären jedoch zur Verstärkung von Luftreifen wegen ihres Querschnitts und ihrer unregelmäßigen, oxidierten und eventuell entkohlten Oberfläche ungeeignet.
Schließlich ist es bekannt, einen Draht mit kreisförmigem Querschnitt durch Kaltwalzen in ein Band mit abgerundeten Kanten überzuführen. Ein solches Band eignet sich jedoch aucl' ebenso wenig zur Verstärkung von Luftreifen wie ein durch Zerschneiden eines dünnen Blechs erhaltenes Band.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der den vorstehend beschriebenen Methoden anhaftenden Nachteile.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bands mit abgerundeten Schmalseiten für die Bewehrung von Luftreifen durch Walzen eines Drahts mit kreisförmigem Querschnitt aus Kohlenstoffstahl kennzeichnet sich dadurch, daß man den in das Walzwerk eintretenden Draht auf eine Temperatur erhitzt, die höher liegt als diejenige des AC 3 - UmwandTungspunkts des verwendeten Stahls, wobei das Erhitzen und das Walzen in einer gegenüber den Elementen des verwendeten Stahls neutralen Atmosphäre durchgeführt wird.
Der dem Metallurgen bekannte AC 3 - Umwandlungspunkt ist der Punkt, an welchem sich die gesamte α-Phase des verwendeten Stahls in die γ-Phase umwandelt.
Unter gegenüber den Elementen des Stahls neutraler Atmosphäre versteht man jede Atmosphäre, die mindestens die Oxidation und die Entkohlung des verwendeten Stahls und infolgedessen auch des erfindungsgemäßen Bandes verhindern kann.
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Vorzugsweise erfolgt die Abkühlung des Bandes anschließend an das Walzen in der neutralen Atmosphäre langsam, da die Eigenschaften des Bandes in dieser Atmosphäre empfindlich sind, solange ihre Temperatur 200°C übersteigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Erhalt von Bändern in einem einzigen Walzenstich mit vorzug-
2 weise einer Querschnittsfläche zwischen 0,025 und 1,5 mm dienen, wobei das Verhältnis zwisehen der Breite und der Stärke dieser Fläche zwischen 2 und 12 beträgt.
Zweckmäßig verwendet man Draht mit einem kreisförmigen Querschnitt aus gewöhnlichem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,7 %. Dieser Stahl läßt sich leicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeiten. Er besitzt einen annehmbaren Gestehungspreis. Das erhaltene Band eignet sich gut zur Verstärkung von Luftreifen, insbesondere wenn der Draht in ein Band mit einer Querschnittsfläche und einem Verhältnis von Breite/Stärke zwischen den vorstehend angegebenen Grenzen umgewandelt wird.
Diese Bänder sind widerstandsfähiger als die durch Zerschneiden eines gewalzten Blechs erhaltenen, und zwar deshalb, weil sie weder innere, an den Stellen, wo die abgerundeten Schmalseiten in die ebenen Flächen übergehen, konzentrierte Spannungen noch Anrisse oder Walζspannungen entlang dieser abgerundeten Kanten aufweisen.
Diese Bänder eignen sich zur Aufbringung eines den Stahl mit dem Elastomerengemisch verklebenden fehlerfreien
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Überzugs, unabhängig von der Art dieses Überzugs oder dem zur Aufbringung dieses Überzugs auf das Band angewendeten Verfahren. Daraus ergibt sich eine bessere Haftung des vulkanisierten Gemischs an den Bändern. Das vulkanisierte Gemisch besitzt keine an den Stellen, an welchen die abgerundeten Schmalseiten in die ebenen Flächen der Bänder übergehen, konzentrierte Spannungen. Daraus ergibt sich ein verbessertes Ermüdungsverhalten des die Bänder in den Luftreifen umgebenden elastomeren Gemischs.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber anderen Verfahren, bei welchen die scharfen Kanten der durch Zerschneiden eines dünnen Blechs erhaltenen Bänder abgegratet oder beschnitten werden, den Vorteil, billiger zu sein und eine oberflächliche Verletzung der Bänder zu vermeiden. Andererseits führt das Kaltwalzen eines runden Drahtes nur zu einem Band ohne innere Spannungen und Risse, wenn man dafür zahlreiche Walzstiche und zwischenzeitliche Wärmebehandlungen in Kauf nimmt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht das aus den Walzen des Walzwerks austretende Band lediglich einer langsamen Abkühlung unterworfen zu werden. Man kann jedoch auch das Band nachstehend beschriebenen zusätzlichen Wärmebehandlungen unterwerfen, welche die Eigenschaften und die Eignungen des Bandes verbessern sollen.
Die In einer neutralen Atmosphäre erfolgte langsame Abkühlung des Bands verleiht diesem eine feine Perlit- struktur ohne Brüchigkeit. Vorzugsweise wird diese lang same Abkühlung in neutraler Atmosphäre auf ein Band ange wendet, das aus einem auf eine Temperatur zwischen 750
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und 110O0C erhitzten Draht erhalten wurde, wobei die Temperatur des Bandes beim Austritt aus den Walzen des Walzwerks niedriger ist und zwischen 450 und 7500C beträgt.
Als neutrale Atmosphäre kann man durch Crackammoniak oder durch Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs (Methan, Butan, Propan beispielsweise) oder eines Kohlenwasserstoffgemischs (z.B. Erdgas) mit einem großen Luftüberschuß und anschließende Abtrennung des Wassers und des Kohlendioxids erhaltenes Gas verwenden.
Da das erfindungsgemäße Verfahren das Erhitzen des Drahts auf eine Temperatur oberhalb des AC 3 - Punkts vor dem Walzen vorsieht, verwendet man zweckmäßig als Erhitzungsmittel ein solches, welches die Aufrechterhaltung dieser Temperatur bis auf einen sehr geringen Abstand von den Walzen des Walzwerks gestattet, ohne daß Jedoch die Walzen selbst einer störenden Erhitzung unterliegen.
Die zusätzliche Wärmebehandlung, welcher man das Band nach der langsamen, vorzugsweise in neutraler Atmosphäre erfolgten Abkühlung unterwerfen kann, kann klassischer Art sein: beispielsweise besteht diese Behandlung in einer Abschreckhärtung, gefolgt von einer Vergütung, oder in einer bainitischen Abschreckhärtung. Vorzugsweise besteht diese zusätzliche Wärmbehandlung jedoch in der folgenden dreistufigen Behandlung.
Die erste Stufe ist ein Diffusionsaustenitisieren, das solange dauert, daß man einen sehr homogenen Austenit erhält, und das bei hoher Temperatur, vorzugsweise zwischen 800 und 11000C durchgeführt wird. Dieses Diffusionsaustenitisieren wird von einer nachstehend beschriebenen zweistufigen Abkühlung gefolgt.
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Die zweite Stufe besteht in einem Austenitisieren zum Zweck einer Kornverfeinerung. Dieses kurze Austenitisieren erfolgt bei einer Temperatur, die nur wenig über derjenigen des AC 3 - Umwandlungspunkts liegt. Dieses Verfeinerungsaustenitisieren wird von der gleichen zweistufigen Abkühlung gefolgt wie das Diffusionsaustenitisieren der ersten Stufe.
Diese zweistufige Abkühlung umfaßt eine erste rasche Abkühlung, die in Nähe der Temperatur endet, welche den perlitischen Bereich von dem bainitischen Bereich trennt, und eine zweite langsamere Abkühlung von der vorstehend genannten Temperatur bis auf Raumtemperatur. Die Geschwindigkeiten der beiden aufeinanderfolgenden Abkühlungen werden so gewählt, daß sie die der Zusammensetzung des behandelten Bands entsprechende Perlit-"Nase" und die bainitische Umwandlungszone in dem ZTU-Schaubild (Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild) umgehen. Die Austenitisierungen und mindestens die ersten Abkühlungsstufen werden in einem sauerstofffreien Milieu durchgeführt.
Die dritte Stufe dieser abschließenden Wärmebehandlung besteht schließlich in einem Anlassen des Bandes auf eine Temperatur über 3000C und rascher anschließender Abkühlung.
Diese dritte Stufe wird von einer Abkühlung bis auf Umgebungstemperatur gefolgt.
Wenn die zusätzliche Wärmebehandlung in einer martensitischen Abschreckhärtung, gefolgt von einer Vergütung, oder in einer bainitischen Abschreckhärtung besteht, kann man wie folgt vorgehen;
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Im Fall einer martensitischen Abschreckhärtung, gefolgt von einer Vergütung, wird das Band beim Austritt aus den Walzen des Walzwerks einer raschen Abkühlung bis auf Umgebungstemperatur oder sogar auf eine tiefere Temperatur und dann einer erneuten Erhitzung auf eine zur Vergütung des Martensits geeignete Temperatur während einer entsprechend geeigneten Zeit unterworfen.
Im Fall einer bainitischen Abschreckhärtung wird das Band beim Austritt aus den Walzen des Walzwerks einer raschen Abkühlung bis auf eine Temperatur zwischen MS + 200C und MS + 2000C (MS ist die Temperatur, von der ausgehend der Austenit beginnt, sich während der Abkühlung in Martensit umzuwandeln) unterworfen und dann, vorzugsweise in einer Wirbelschicht aus hochschmelzendem Material, so lange auf dieser Temperatur gehalten, bis der Austenit in Bainit umgewandelt ist.
Bei den beiden vorstehend beschriebenen zusätzlichen Wärmebehandlungen ersetzt die Erhitzung vor dem Walzen auf eine Temperatur über den AC 3 - Punkt das Austenitisieren vor der Abschreckhärtung.
Die langsame Abkühlung des Bands beim Austritt aus dem Walzwerk entfällt dann natürlich.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die vorstehend beschriebene zusätzliche dreistufige Wärmebehandlung auch unmittelbar auf das zwischen den Walzen des Walzwerks austretende Band angewandt werden. Das Walzen des Drahts erfolgt dann mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die Temperatur des zwischen den Walzen austretenden Bandes in Nähe der den perlitlschen Bereich vom bainitischen Bereich
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trennenden Temperatur in dem ZTU-
Schaubild des verwendeten Stahls liegt. Diese dreistufige Wärmebehandlung wird dann auf folgende Weise durchgeführt:
Die erste Stufe besteht in einer langsamen Abkühlung bis auf Umgebungstemperatur.
Die zweite Stufe beginnt mit einem Austenitisieren zur Kornverfeinerung des Bandes. Dieses nur kurz dauernde Austenitisieren wird bei einer Temperatur von vorzugsweise zwischen 750 und 8500C, sehr wenig über der Temperatur des AC 3 - Umwandlungspunkts, durchgeführt. Dieses Austenitisieren wird von einer zweistufigen Abkühlung gefolgt. Diese Abkühlung beginnt mit einer raschen Abkühlung bis auf etwa die den perlitischen vom bainitischen Bereich trennende Temperatur und geht dann langsam bis . auf Umgebungstemperatur weiter, wobei die Geschwindigkeit der langsamen Abkühlung der ersten Stufe und die Geschwindigkeit der in zwei Abschnitten erfolgenden Abkühlung der zweiten Stufe so gewählt werden, daß die Perlit-"Nase11 und die bainitische Umwandlungszone in dem ZTU-Schaubild, welche der Zusammensetzung des behandelten Bandes entsprechen, umgangen werden. Es empfiehlt sich, das Austenitisieren zur Kornverfeinerung und mindestens die rasche Abkühlung dieser zweiten Stufe in einem sauerstofffreien Milieu durchzuführen.
Schließlich besteht die dritte Stufe dieser zweiten Ausführungsform in einem Anlassen des Bandes auf eine Temperatur oberhalb 300°C, vorzugsweise in einem sauerstofffreien Milieu, gefolgt von einer raschen Abkühlung. Auf diese rasche Vergütungsbehandlung folgt eine Abkühlung bis auf Umgebungstemperatur.
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Bei Anwendung der vorstehend beschriebenen dreistufigen zusätzlichen Wärmebehandlung empfiehlt sich eine Erhitzung des Drahts auf eine so hohe Temperatur und während einer Zeit, die zu einem sehr homogenen Austenitisieren Drahts ausreichen. Für einen Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,7 % eignet sich eine Temperatur zwischen 800 und 11000C.
Das Erhitzen des Drahts ersetzt bei dieser Ausführungsform das Diffusionsaustenitisieren während die langsame, die erste Stufe bildende Abkühlung den zweiten Abschnitt der zweistufigen Abkühlung beim Diffusionsaustenitisieren ersetzt.
Bei den vorstehend beschriebenen zusätzlichen Wärmebehandlungen verwendet man vorzugsweise als sauerstofffreies Milieu Stickstoff, Argon oder Crackammoniak. Außerdem empfiehlt sich für die Vergütungen die Anwendung von mittels eines dieser Gase gebildeten Wirbelschichtbetten aus Aluminium- oder Zirkonoxidteilchen.
Schließlich wird das erfindungsgemäß erhaltene Band mit abgerundeten Schmalseiten mit einem überzug versehen, welcher eine befriedigende Verklebung zwischen dem Band und einem vulkanisierbaren elastoraeren Gemisch nach der Vulkanisation des Ganzen gewährleisten soll.
Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung und durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bandes mit abgerundeten Kanten, das aus einem in Fig. 1A dargestellten Draht mit kreisförmigem Querschnitt erhalten wurde, und
Fig. 2 ein schematisches ZTU-Schaubild, entsprechend den dreistufigen zusätzlichen Wärmebehandlungen.
In Fig. 1 wird der Querschnitt eines erfindungsgemäßen Bandes einmal von zwei einander gegenüberliegenden ebenen parallelen Flächen 1 begrenzt. Der Abstand, welcher die beiden Flächen 1 trennt, wird Bandstärke (e) des Bandes genannt. Zum anderen wird der Bandquerschnitt durch zwei ein ander gegenüberliegende abgerundete Schmalseiten 2 begrenzt, welche die ebenen Flächen 1 miteinander verbinden. Der die beiden Schmalseiten 2 trennende, parallel zu den ebenen Flächen 1 gemessene Abstand ist die Breite (l) des Bandes.
Fig. 1A zeigt einen Draht mit kreisförmigem Querschnitt mit dem Durchmesser d, der z.B. durch Ziehen eines Drahtes mit größerem Durchmesser als d erhalten wurde.
Auf dem ZTU-Schaubild von Fig. 2 sind auf der Temperaturachse (T) die folgenden Punkte dargestellt:
AC 3: Temperatur der vollständigen Umwandlung der α-Phase in die γ-Phase für den verwendeten Stahl,
KS : Temperatur des Beginns der Umwandlung von Austenit in Martensit (Zone 23) während der Abkühlung.
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Der perlitische Bereich entspricht dem Bereich 21, der bainitische Bereich dem Bereich 22 und die Perlit-"Nase" dem Punkt 25 auf der Kurve 26, welche den Beginn der Umwandlung des metastabilen Austenits in Perlit abgrenzt.
Das Schaubild zeigt auch zwei Abkühlungskurven ABCD und EFGH, welche um die Perlit-"Nase" 25 herum verlaufen und zweistufigen Abkühlungen während der vorstehend beschriebenen dreistufigen zusätzlichen Wärmebehandlungen entsprechen.
Der Abschnitt A B der Kurve ABCD entspricht z.B. einer sehr raschen Abkühlung zwischen den Walzen des Walzwerks und der Abschnitt BCD entspricht der folgenden langsamen Abkühlung. Der Abschnitt E F der Kurve EFGH entspricht z.B. einer raschen Abkühlung mittels eines auf das Band gerichteten neutralen Gasstrahls und der Abschnitt FGH entspricht der anschließenden langsamen Abkühlung.
Die Maßeinteilung der Temperaturen (T) ist linear, während diejenige der Zeit (t) logarithmisch ist.
Beispiel 1
Man verwendet einen gezogenen Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,565 mm und einer Zusammensetzung C = 0,7 %, Mn - 0,8 %.
In einer Atmosphäre von Crackammoniak wird der Draht den folgenden erfindungsgemäßen Behandlungen unterworfen:
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- Erhitzen von Umgebungstemperatur auf 8800C innerhalb 4 Sekunden, wobei die Temperatur beim Eintritt in die Walzen 8500C beträgt,
- Walzen bei einer Walzengeschwindigkeit von 848 U/min (Walzendurchmesser: 30 mm); die Temperatur des Bandes beim Austritt aus den Walzen beträgt 75O0C,
- langsame Abkühlung von 750 auf 50O0C innerhalb 10 Sekunden
- rasche Abkühlung bis auf Umgebungstemperatur. Das Band besaß dann die folgenden Eigenschaften:
- Breite: 0,97 mm,
- Stärke: 0,25 mm,
- abgerundete Schmalseiten ohne 2 jum übersteigende Oberflächenanrisse und -unregelmäßigkeiten,
- keine Spuren einer oberflächlichen Oxidation und Entkohlung,
- Struktur: feinerund regelmäßig in dem gesamten Quer
schnitt verteilter Perlit,
- Zugfestigkeit: 110 daN/mm2,
- Bruchdehnung: 7»5 %·
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Beispiel 2
Das Band von Beispiel 1 wurde einer zusätzlichen Abschreckungs- und Vergütungsbehandlung wie folgt unterworfen:
- Anlassen des Bandes von Umgebungstemperatur auf 9000C innerhalb 5 Sekunden in einer Atmosphäre aus Crackammoniak,
- Abkühlung in Crackammoniak von 9000C auf Umgebungstemperatur innerhalb 3 Sekunden,
- Vergüten in einem mit Crackammoniak gebildeten Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid bei einer Temperatur von 3800C während 3,5 Sekunden.
Das so behandelte Band besaß die folgenden Eigenschaften:
- Struktur: vergüteter Martensit (Sorbit),
- Oberfläche: keine Spur von Oxidation und Entkohlung,
- Zugfestigkeit: 210 daN/mm ,
- Bruchdehnung: 2,5 %.
Beispiel 3
Das Band von Beispiel 1 wurde der folgenden zusätzlichen Värmebehandlung unterworfen:
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Erhitzen des Bandes von Umgebungstemperatur auf 90O0C innerhalb 5 Sekunden in einer Stickstoffatmosphäre,
rasche Abkühlung und zehnminutiges Halten auf 3200C in einem mit Stickstoff gebildeten Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid,
- rasche Abkühlung auf Umgebungstemperatur.
Die Eigenschaften des so behandelten Bandes sind:
- Struktur: feiner Bainit,
- Oberfläche: keine Spur einer Oxidation und Entkohlung,
- Zugfestigkeit: 215 daN/mm2,
- Bruchdehnung: 2,6 9^.
Beispiel 4
Das Band von Beispiel 1 wurde der folgenden zusätzlichen Wärmebehandlung unterworfen:
- Diffusionsaustenitisieren unter Erhitzung des Bandes
von Umgebungstemperatur auf 10000C innerhalb 10 Sekunden,
- rasche Abkühlung mittels eines Crackammoniakstrahls von 1000 auf 5000C innerhalb 0,8 Sekunden,
- langsame Abkühlung in in leichter Bewegung gehaltenem Crackammoniak von 500 auf 300C innerhalb 15 Sekunden,
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- Austenitisieren zur Kornfeinung von 30 auf 8400C innerhalb 5 Sekunden,
- rasche Abkühlung mittels eines Crackammoniakstrahls von 840 auf 5000C innerhalb 0,8 Sekunden,
- langsame Abkühlung in in leichter Bewegung gehaltenem Crackammoniak von 500 auf 300C innerhalb 15 Sekunden,
- Vergüten bei einer Temperatur von 3700C während 3 Sekunden in einem mit Crackammoniak gebildeten Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid.
Eigenschaften des so behandelten Bandes:
- Bruchfestigkeit: 250 daN/mra ,
- Bruchdehnung: 5»5 %,
- wesentlich größere Ermüdungsbeständigkeit als die Bänder der Beispiele 1 bis 3.
Beispiel 5
Man verwendet einen gezogenen Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,66 mm und der Zusammensetzung: C = 0,7 %f Mn = 0,3 96.
In einer Atmosphäre aus Crackammoniak wird dieser Draht den folgenden Behandlungen unterworfen:
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- Vt -
- Erhitzen von Umgebungstemperatur auf 8000C innerhalb A Sekunden,
Walzen zwischen zwei Walzen mit einem Durchmesser von 60 mm mit einer Geschwindigkeit von 680 U/min, wobei die Temperatur des Bandes beim Austritt aus den Walzen 55O0C beträgt,
Abkühlung des Bandes von 550 auf 300C innerhalb 5 Sekunden,
Vergüten des Bandes bei 3800C während 3,5 Sekunden.
Eigenschaften des Bandes:
- Breite: 1,3 mm,
- Stärke 0,25 mm,
- abgerundete Schmal- ohne mehr als 2 pm betragende Dcxvcxi. Oberflächenanrisse und -Unregelmäßigkeiten,
- Oberfläche: keine Spur von Oxidation und Entkohlung,
- Struktur: gleichmäßig in dem gesamten Querschnitt
verteilter, vergüteter Martensit,
- Zugfestigkeit: 210 daN/mm2,
- Bruchdehnung: 2,5 %·
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- 16 -
Beispiel 6
Die Atmosphäre aus Crackammoniak von Beispiel 5 wurde durch eine Atmosphäre folgender Zusammensetzung ersetzt:
CO2 = 0,05 % , CO = 0,5 % H2 = 0,5 96 , N2 = 98,95 %.
Das wie in Beispiel 5 aus dem Walzwerk austretende Band wurde dann jedoch einer raschen Abkühlung in einem mittels des vorstehend definierten Gases gebildeten Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid unterworfen, anschließend 10 Minuten auf einer konstanten Temperatur von 3250C gehalten und schließlich rasch auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
Die Eigenschaften des so behandelten Bandes waren praktisch die gleichen wie diejenigen des Bandes von Beispiel 3.
Beispiel 7
Das Band von Beispiel 5 wird beim Austritt aus den Walzen des Walzwerks der folgenden dreistufigen zusätzlichen Wärmebehandlung unterworfen:
- Abkühlung in in leichter Bewegung gehaltenem Crackammoniak von 550 auf 300C innerhalb 15 Sekunden,
- Austenitisieren zur Kornfeinung unter Temperatursteigerung des Bandes von 30 auf 8400C innerhalb 5 Sekunden,
- rasche Abkühlung mittels eines Crackammoniakstrahls von 840 auf 5000C innerhalb 0,8 Sekunden,
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-VB-
- Abkühlung in leicht bewegtem Crackammoniak von 500 auf 300C innerhalb 15 Sekunden,
- Vergüten bei einer Temperatur von 3750C während 3 Sekunden in einem mit Crackammoniak gebildeten Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid.
Dabei erhält man ein Band mit den folgenden Eigenschaften:
- Breite: 1,3 mm,
- Stärke: 0,25 mm,
- abgerundete Schmalseiten ohne Über 2 yum betragende Oberflächenanrisse und -unregelmäßigkeiten,
- keine Spur von oberflächlicher Oxidation und Entkohlung,
- Struktur: sehr fein, vergüteter Martensit im gesamten
Querschnitt,
- Zugfestigkeit: 245 daN/mm ,
- Bruchdehnung: 5,6 %.
Die Lebensdauer von in einem Luftreifen verwendeten erfindungsgemäßen Bändern ist um 30 % höher als die von Bändern, welche gleiche zusätzliche Wärmebehandlungen erfahren haben, jedoch durch Zerschneiden von dünnem Blech erhalten wurden.
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Claims (1)

  1. Patentanwälte
    DipL-Ing. Dipl-Chem Dipl.-Ing
    E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser
    Ernsbergerstrasse 19 972S1S5
    8 München 60
    3. Juni 1977
    MICHELIN & CIE
    (Compagnie Generale des Etablissements MICHELIN)
    Clermont - Ferrand / Frankreich
    Unser Zeichen; M 1391
    P a t e η t a nsprüche
    1.Werfahren zur Herstellung eines zur Bewehrung von Luft-—reifen bestimmten Bandes mit abgerundeten Schmalseiten durch Walzen eines in einer neutralen Atmosphäre erhitzten Drahts aus Kohlenstoffstahl mit kreisförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Walzwerk eintretende Draht eine höhere Temperatur besitzt als die Temperatur des AC 3 - Umwandlungspunkts des verwendeten Stahls.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine neutrale Atmosphäre verwendet wird, welche mindestens die Oberflächenoxidation und -entkohlung des verwendeten Stahls und des daraus erhaltenen Bandes verhindert.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht auf eine Temperatur zwischen 750 und 1100°C erhitzt wird und daß die Temperatur des aus den Walzen des Walzwerks austretenden Bandes zwischen 450 und 75^0C beträgt. 709850/1115
    Dr.Ha/Ma ORIGINAL INJECTED
    A. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Band einer Abkühlung auf eine Temperatur zwischen (MS + 200C) und (MS + 2000C) unterworfen, dann bis zur Erzielung einer bainitischen Struktur auf dieser Temperatur gehalten und schließlich auf Umgebungstemperatur abkühlt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band einer eine martensitische Struktur ergebenden Abkühlung unterworfen, dann zur Vergütung des Martensits erneut erhitzt und schließlich auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht mit einer solchen Geschwindigkeit gewalzt wird, daß die Temperatur des Bandes beim Austritt aus den Walzen zwischen der der Perlit-"Nase" (25) und der den perlitischen Bereich (21) vom bainitischen Bereich (22) trennenden Temperatur in dem dem verwendeten Stahl entsprechenden ZTU-Schaubild liegt, und daß das Band dann einer dreistufigen zusätzlichen Wärmebehandlung unterworfen wird,
    - deren erste Stufe in einer langsamen Abkühlung auf Umgebungstemperatur,
    - deren zweite Stufe in einem kurzen Austenitisieren zur Kornfeinung bei einer vorzugsweise zwischen 750 und 850°C, wenig über dem AC 3 - Umwandlungspunkt liegenden Temperatur besteht, wobei auf dieses Austenitisieren eine rasche Abkühlung bis auf etwa die den perlitiechen Bereich (21) von dem bainitischen Bereich (22)
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    trennende Temperatur und dann eine langsame Abkühlung von dieser Temperatur auf Umgebungstemperatur folgt, und wobei die Abkühlungsgeschwindigkeit der ersten Stufe und der zweiten Stufe so gewählt werden, daß die Perlit-"Nase" (25) und der Bereich der Bainitumwandlung in dem der Zusammensetzung des behandelten Bandes entsprechenden ZTU-Schaubild umgangen werden, und wobei ferner das Kornfeinungsaustenitisieren und mindestens die rasche Abkühlung der zweiten Stufe in einem sauerstoff freien Milieu erfolgen, und
    - deren dritte Stufe aus einem raschen Anlassen auf eine Temperatur über 3000C in einem sauerstofffreien Milieu, gefolgt von einer Abkühlung auf Umgebungstemperatur besteht.
    7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band in einer mindestens auf 2000C gehaltenen neutralen Atmosphäre langsam auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Band einer zusätzlichen Wärmebehandlung unterworfen wird, die entweder aus einer Abschreckungshärtung, gefolgt von einer Vergütung, oder aus einer bainitischen Abschreckungshärtung besteht.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wärmebehandlung in einer neutralen Atmosphäre erfolgt.
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    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Band einer dreistufigen zusätzlichen Wärmebehandlung unterworfen wird,
    - deren erste Stufe in einem Diffusionsaustenitisieren bei erhöhter Temperatur von vorzugsweise zwischen 800 und 1100 C bis zur Erzielung einer sehr homogenen Austenitbildung, gefolgt von einer zweistufigen Abkühlung,
    - und deren zweite Stufe aus einem kurzen Kornfeinungsaustenitisieren bei einer Temperatur von vorzugsweise zwischen 750 und 8500C, wenig über dem AC 3 - Umwandlungspunkt, besteht, wobei dieses Austenitisieren von einer zweistufigen gleichen Abkühlung wie in der ersten Wärmebehandlungsstufe gefolgt wird, die sich aus einer ersten raschen Abkühlung bis auf etwa die den perlitischen Bereich (21) vom bainitischen Bereich (22) trennende Temperatur und einer zweiten langsameren Abkühlung von dieser Temperatur bis auf Umgebungstemperatur zusammensetzt, wobei die Geschwindigkeit der beiden aufeinanderfolgenden Abkühlungen so gewählt wird, daß die Perlit-"Nase" (25) und der bai nitische Umwandlungsbereich in dem der Zusammensetzung des behandelten Bandes entsprechenden ZTU-Schaubild umgangen werden, und wobei das Diffusions- und . Kornfeinungsaustenitisieren sowie mindestens die erste Abkühlung in einem sauerstofffreien Milieu erfolgen,
    - während die dritte Stufe aus einem Anlassen auf eine Temperatur über 3000C in einem sauerstofffreien Milieu, gefolgt von einer Abkühlung auf Umgebungstemperatur besteht.
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    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Behandlungen des Drahtes und des Bandes in einer neutralen Atmosphäre erfolgen.
    12. Verfahren nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstofffreie Milieu aus Stickstoff, Argon oder Crackammoniak besteht, und daß die Vergütungen in einem mittels eines dieser Gase gebildeten Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid oder Zirkonoxid durchgeführt werden.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Band in einem einzigen Walzenstich erhalten wird.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Draht aus gewöhnlichem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,7 % verwendet.
    15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Band mit einem Überzug versehen wird, der eine ausreichende Verklebung des Bandes mit einem vulkanisierbaren Elastomeren nach der Vulkanisation gewährleistet.
    16. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15
    erhaltenes Band mit abgerundeten Schmalseiten und einer
    ρ Querschnittsfläche zwischen 0,025 und 1,5 mm und einem Verhältnis von Breite (l) zu Stärke (e) zwischen 2 und 12.
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    17. Band nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen überzug, welcher eine ausreichende Verklebung des Bandes mit einem vulkanisierbaren Elastomeren nach gemeinsamer Vulkanisation gewährleistet.
    18. Verwendung von Bändern gemäß Anspruch 17 als Verstärkungselemente in den Bewehrungen von Luftreifen.
    19. Scheitel- und/oder Karkassenbewehrungen aus Bändern gemäß Anspruch 17 enthaltende Luftreifen.
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DE19772725155 1976-06-08 1977-06-03 Walzverfahren zur herstellung von stahlband Ceased DE2725155A1 (de)

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US4142920A (en) 1979-03-06
GB1551641A (en) 1979-08-30
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