DE976070C - Process for preparing metallic semi-finished products for non-cutting deformation, especially cold deformation - Google Patents
Process for preparing metallic semi-finished products for non-cutting deformation, especially cold deformationInfo
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Description
Verfahren zur Vorbereitung von metallischem Halbzeug für eine spanlose Verformung, insbesondere Kaltverformung Bei der spanlosen Verformung von metallischem Halbzeug, insbesondere beim Ziehen von Rohren, Stangen, Profilen, Drähten und Bändern, müssen die dem Verformungsdruck ausgesetzten Oberflächen mit einem Überzug versehen sein, der den direkten metallischen Kontakt zwischen denn zu verformenden Gut und dem Werkzeug verhindert und den üblicherweise zur Verringerung des Reibungswiderstandes verwendeten Schmiermitteln einen guten Haftgrund bietet. Der bei der Warmformgebung des Halbzeugs oder bei Zwischenglühungen entstehende Zunder ist für diesen Zweck ungeeignet. Er wird deshalb in der Regel durch Beizen in starken Mineralsäuren oder geschmolzenen Salzbädern. entfernt und durch eine gegebenenfalls aufgetrocknete Kalk- bzw. eine Bleischicht ersetzt. Diese Verfahren, die nach jeder Zwischenglühung erneut durchgeführt werden müssen, erfordern eine große Zahl von Arbeitsgängen, wie Beizen, Waschen, Kälken, Trocknen usw., und sind außerdem, vor allem wegen des hohen Säureverbrauchs und der insbesondere bei der Verarbeitung hochlegierter Stähle nicht zu vermeidenden starken Beizverluste, sehr kostspielig und zeitraubend.Process for the preparation of metallic semi-finished products for a non-cutting process Deformation, especially cold deformation In the non-cutting deformation of metallic Semi-finished products, especially when drawing tubes, bars, profiles, wires and strips, the surfaces exposed to the deformation pressure must be provided with a coating be the direct metallic contact between the material to be deformed and the tool and usually to reduce frictional resistance The lubricants used provide a good primer. The one in hot forming of the semi-finished product or the scale that arises during intermediate annealing is for this purpose not suitable. He is therefore usually by pickling in strong mineral acids or molten salt baths. removed and optionally dried Lime or lead layer replaced. These procedures, which are carried out after each intermediate anneal must be carried out again, require a large number of operations, such as pickling, washing, liming, drying, etc., and are also, mainly because of high acid consumption and especially when processing high-alloy steels unavoidable strong pickling losses, very expensive and time-consuming.
Bei einem derartigen Verfahren ist es auch bereits bekannt, Drähte oder Stränge zunächst einer Wärmebehandlung zu unterwerfen und dann anschließend den Walzzunder durch Beizbehandlung oder mittels einer Salzschmelze zu entfernen, die Reste dieser Behandlungsmittel abzuspülen, den Draht an der Luft anrosten zu lassen, zu kälken, den Kalk auftrocknen zu lassen und dann zu ziehen.In such a method, it is also already known to use wires or to subject strands to a heat treatment first and then subsequently remove the mill scale by pickling or by means of a molten salt, the Any remnants of this treatment agent rinse off the wire attached to the To rust the air, to lime it, to let the lime dry up and then to draw it.
Mit dem Ziel der Beseitigung dieser Schwierigkeiten sind in neuester Zeit schon Verfahren entwickelt worden, bei denen der Zunder nicht mehr entfernt, sondern durch Anwendung von Salzbädern so weit umgewandelt wird, daß er sich als Schmiermittelträger eignet. Derartige Salzbäder bestehen in der Regel aus Alkalihydroxyd mit. Zusätzen von Nitraten, Chloraten und dergleichen Oxydationsmitteln. Diese Salzbehandlung, die gewöhnlich in einem kurzzeitigen Tauchen bei Temperaturen von 3oo bis 700° C besteht, schafft auch. auf blanken Drähten zieherleichternde Schichten. Bei ausreichend hoher Temperatur der Bäder können die Entfestigung des Werkstoffes und die Erzeugung des Überzuges zu einern-Arbeitsgang kombiniert werden.With the aim of eliminating these difficulties are in newest For a long time, processes have been developed in which the scale is no longer removed, but is so far transformed by the use of salt baths that it turns out to be Lubricant carrier is suitable. Such salt baths usually consist of alkali hydroxide with. Additions of nitrates, chlorates and similar oxidizing agents. This salt treatment, usually in a short dive at temperatures of 3oo to 700 ° C exists, also creates. layers on bare wires to facilitate pulling. With sufficient high temperature of the baths can soften the material and the generation of the coating can be combined into one operation.
Eine derartige Salzbehandlung erfordert jedoch vor allem verhältnismäßig hohe Anschaffungskosten und nicht unerheblichen Verbrauch an Salz und Energie. Es ist nicht zu vermeiden, daß bei Entnahme des behandelten Gutes eine größere Menge des geschmolzenen Salzes mit aus, dem Bad geschleppt wird und dadurch verlorengeht. Ganz allgemein ist das Arbeiten mit Salzbädern und vor allem das anschließende Abschrecken des salzbadbehandelten Gutes in Wasser für die Arbeiter wegen der auftretenden ätzenden Dämpfe lästig und nicht ungefährlich.Above all, however, such a salt treatment is relatively necessary high acquisition costs and not inconsiderable consumption of salt and energy. It it cannot be avoided that a larger amount is used when removing the treated goods of the molten salt, the bath is dragged and thus lost. Working with salt baths and especially the subsequent quenching is very general of the salt bath-treated goods in water for the workers because of the corrosive effects that occur Vapors are annoying and not harmless.
Es ist auch bereits ein Verfahren zur Umwandlung von Walz- und Glühzunder auf rostfreien Stählen bekannt, bei dem das Werkstück in gegenüber Eisen reduzierender, -gegenüber rostfreiem Stahl aber schwach oxydierender Atmosphäre geglüht wird. Nach dem Glühen wird das Werkstück in stark alkalischer wäßriger Lösung behandelt, in feuchtem Zustand gekälkt, mit Schmiermitteln versehen und gezogen.It is also already a process for converting rolled and annealed scale known on stainless steels, in which the workpiece is - is annealed compared to stainless steel but with a weakly oxidizing atmosphere. To after annealing, the workpiece is treated in a strongly alkaline aqueous solution, in Limed when damp, lubricated and drawn.
Bei diesem bekannten Verfahren ist zunächst eine ganz besondere Glühbehandlung mit schwer zu überwachender Einstellung der Ofenatmosphäre erforderlich, um eine Umwandlung oder Neubildung einer günstigen Form von Zunder zu erhalten. Ein solcher Ofen muß mit Überdruck gefahren werden.In this known process, a very special annealing treatment is first required with difficult-to-monitor setting of the furnace atmosphere required to achieve a Conversion or regeneration of a favorable form of scale to be obtained. Such a The furnace must be operated with overpressure.
Die Behandlung mit der wäßrigen alkalischen Lösung erfolgt so, daß das Werkstück sich in der Lösung befindet und die-Berührung mit der Lösung bei Temperaturen und während einer Zeitdauer stattfindet, die keine chemische Reaktion, wie. sie gemäß der Erfindung herbeigeführt wird, zuläßt.The treatment with the aqueous alkaline solution is carried out so that the workpiece is in the solution and the contact with the solution at temperatures and takes place during a period of time that no chemical reaction, such as. she is brought about according to the invention, allows.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird gleichfalls der Walz- und Glühzunder, der die Oberfläche des zu verformenden Werkstückes bedeckt, nicht entfernt, sondern umgewandelt. Diese Umwandlung soll in einer Alkalilösung bei 70° C und höher durchgeführt werden, bereits bei einer Tauchzeit von $ Minuten. Das Verfahren ist dahin charakterisiert, daß der Zunder auf dem Stahl Wasser aufnimmt. Es soll sich hierbei nicht um ein chemisch hydratisiertes Oxyd handeln, sondern nur um die mechanische oder physikalische Aufnahme von Wasser im Oxyd, ähnlich wie Kristallwasser, während der Eisenoxydüberzug sonst intakt bleibt.In another known method, the rolling and Does not remove annealing scale that covers the surface of the workpiece to be deformed, but transformed. This conversion is said to be in an alkali solution at 70 ° C and higher can be carried out with a dive time of $ minutes. The procedure is characterized by the fact that the tinder absorbs water on the steel. It should be this is not a chemically hydrated oxide, only the mechanical one or physical uptake of water in the oxide, similar to crystal water, while otherwise the iron oxide coating remains intact.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, durch dessen Ausübung ebenfalls eine Umwandlung des Walz- oder Glühzunders erfolgt, in seiner Ausführung aber viel einfacher, billiger, ungefährlicher und dazu weit wirksamer arbeitet.The subject of the invention is a method, through the exercise of which a conversion of the rolled or annealed scale also takes place in its execution but it works much simpler, cheaper, less dangerous and also far more effective.
Gemäß der Erfindung werden zur Vorbereitung von Halbzeug aus Eisen, Stahl oder Nickel-Chrom-Legierungen für eine spanlose Verformung, vorzugsweise Kaltverformung, insbesondere zum Ziehen von Drähten, Stangen, Rohren, Profilen, Bändern aus hochlegiertem Stahl, die mit Walz-oder Glühzunder bedeckten Werkstücke mit einer wäßrigen -Lösung überzogen, die Alkali- und/oder Erdalkälihydroxyd enthält, und die mit der Lösung überzogenen Werkstücke zur Vorbereitung für die Verformung geglüht. Die hierbei verwendete wäßrige Lösung kann gegebenenfalls Zusätze von Karbonaten, Boraten, -Nitraten, Chloraten, Bichromaten, Manganaten und Phosphaten der Alkalien und Erdalkalien oder auch von Schwermetallen, wie Zink und Blei, einzeln oder zu mehreren kombiniert enthalten. Zur Verbesserung der Haftfähigkeit der wäßrigen Lösung auf dem zu verformenden Gut soll wenigstens eins der verwendeten Salze wasserunlöslich sein und in feindisperser Aufschlämmung vorliegen. Für diesen Zweck hat sich Kalziumhydroxyd in Form von gewöhnlichem Ziehkalk am besten bewährt. Die Bäder können kalt verwendet werden. Heiße bis kochende Lösungen haben den Vorteil, daß nach Entnahme des Gutes das Salz-Kalk-Gemisch schneller auftrocknet, aber auch den Nachteil, daß sich die Konzentration der Lösung schnell ändert. Statt durch Tauchen können die Lösungen auch durch irgendwelche anderen Maßnahmen, wie z. B. durch Aufspritzen oder Beduschen, aufgebracht werden. Soweit das zu behandelnde Gut noch mit Seife oder Fetten vom letzten Verformungsgang behaftet. ist, haben die erfindungsgemäßen Lösungen noch den Vorteil, daß sie entfettend wirken.According to the invention, for the preparation of semi-finished products made of iron, Steel or nickel-chromium alloys for non-cutting deformation, preferably cold deformation, especially for drawing wires, rods, tubes, profiles, strips made of high-alloyed material Steel, the workpieces covered with mill scale or annealing scale with an aqueous solution coated, which contains alkali and / or alkaline earth hydroxide, and with the solution Annealed coated workpieces in preparation for deformation. The one here The aqueous solution used can, if necessary, additions of carbonates, borates, nitrates, Chlorates, bichromates, manganates and phosphates of alkalis and alkaline earths or also of heavy metals such as zinc and lead, individually or in combination contain. To improve the adhesion of the aqueous solution to the material to be deformed At least one of the salts used should be water-insoluble and more finely dispersed Slurry are present. For this purpose, calcium hydroxide has come in the form of ordinary Drawn lime best proven. The baths can be used cold. Hot to boiling Solutions have the advantage that the salt-lime mixture is quicker after the goods have been removed dries up, but also has the disadvantage that the concentration of the solution increases quickly changes. Instead of dipping, the solutions can also be obtained by some other means Measures such as B. be applied by spraying or showering. So far the item to be treated is still tainted with soap or grease from the last deformation process. is, the solutions according to the invention have the advantage that they have a degreasing effect.
Das so vorbehandelte Gut wird nach dem Abtropfen oder besser Abschleudern der überschüssigen Lösungen mit oder ohne Anwendung von Schutzgas in geschlossenen Töpfen oder auch im Durchlaufverfahren wie sonst üblich geglüht und ist damit zum Ziehen fertig. Bei- dünnen Drähten empfiehlt es sich, das Gut nach dem Glühen zur Entfernung von Salzresten einige Stunden zu wässern. Die Farbe des Gutes ist je nach der Legierung verschieden. Typisch für eisenarme Chrom-Nickel-Legierungen ist die intensive Grünfärbung der Überzüge. Rostbeständige Legierungen ergeben dunkelbraune, emailartige Schichten.The goods pretreated in this way are spun off after they have dripped off, or better yet of the excess solutions with or without the use of protective gas in closed Pots or annealed in a continuous process as usual and is thus for Pulling done. In the case of thin wires, it is advisable to use the goods after they have been annealed Removal of salt residues to water for a few hours. The color of the good is different different according to the alloy. Typical for low-iron chromium-nickel alloys is the intense green color of the coatings. Rust-resistant alloys produce dark brown, enamel-like layers.
Halbzeug mit dickem Walzzunder liefert die besten Überzüge. Zur Erhaltung und Schonung dieser Überzüge werden daher eventuell erforderlich werdende Zwischenglühungen unter Schutzgas durchgeführt. Bei. einer derartigen Arbeitsweise kann das Gut ohne einen weiteren Arbeitsgang unmittelbar nach der Glühung weiter verformt werden. Wo diese Möglichkeit nicht gegeben ist, wird das hartgezogene Gut vor jeder Zwischenglühung noch einmal in die erfindungsgemäße wäßrige Lösung getaucht. Die fertigen Drähte, Stangen, Rohre usw. werden zur Entfernung des Überzuges in der üblichen Weise gebeizt. Nach ausreichend starker Verformung sind die Überzüge so beschaffen, daß sie durch Bürsten oder Schlagen in gewöhnlichem kaltem Wasser entfernt werden können, so daß das Gut während des ganzen Verformungsvorganges mit Säure nicht in Berührung kommt.Semi-finished products with thick mill scale provide the best coatings. To preserve and protection of these coatings, intermediate anneals may become necessary carried out under protective gas. At. such a way of working can do the good without another step further deformed immediately after annealing will. Where this possibility is not given, the hard-drawn good comes before everyone Intermediate annealing immersed again in the aqueous solution according to the invention. the Finished wires, rods, tubes, etc. are used to remove the coating in the stained in the usual way. After sufficiently strong deformation, the coatings are like this designed to be removed by brushing or beating in ordinary cold water can be, so that the material during the entire deformation process with acid does not come into contact.
Kennzeichnend für die erfindungsgemäß erzeugten Oberflächenschichten ist ihre außergewöhnlich große Tragfähigkeit gegenüber den auftretenden Oberflächendrücken. Ein Ansetzen der verwendeten Kunststeine, das beim Ziehen hochfester Werkstoffe in Kalk an der Tagesordnung ist, ist auch bei den schwersten Zügen und bei den größten Ziehgeschwindigkeiten so gut wie ausgeschlossen. Gerade bei hochchromhaltigen Legierungen, die als schwer verformbar bekannt sind, hat sich. das Verfahren am besten bewährt. Das liegt vor allem daran, daß diese Überzüge auch die umgewandelten Chromoxyde noch enthalten. In diesem Punkte unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Schichten wesentlich von den in geschmolzenen Salzbädern erzeugten, bei denen die umgewandelten Chromoxyde größtenteils vom Salzbad aufgenommen werden, was sich während des Gebrauchs der Bäder erfahrungsgemäß in einem starken Anstieg der Chromatkonzentration bemerkbar macht.Characteristic of the surface layers produced according to the invention is their extraordinarily high load-bearing capacity in relation to the surface pressures that occur. An attachment of the artificial stones used, when drawing high-strength materials is the order of the day in Kalk, even with the heaviest trains and with the largest Pulling speeds almost impossible. Especially with alloys with a high chromium content, which are known to be difficult to deform has become. the procedure is best proven. This is mainly due to the fact that these coatings also contain the converted chromium oxides still included. The layers according to the invention differ in this point substantially different from those produced in molten salt baths, from which the transformed Chromium oxides are largely absorbed by the salt bath, which occurs during use In the baths, experience has shown that a sharp increase in the chromate concentration is noticeable power.
Das Verfahren ist anwendbar bei allen Arten der spanlosen Verformung, z. B. beim Ziehen, Tiefziehen, Pressen, Fließpressen, Stauchen, Walzen und bei all solchen Prozessen, bei denen, wie beispielsweise beim dornlosen Spiralisieren dicker Drähte, ein Fressen zwischen Werkstoff und Werkzeug zu befürchten ist. Es ist anwendbar auf Halbzeuge aus Eisen, Stahl oder Nickel-Chrom-Legierungen einschließlich der rostfreien und hitzebeständigen Qualitäten, die 8 bis 8o % Nickel, bis 30% Chrom sowie Aluminium bis io% enthalten.The process can be used for all types of non-cutting deformation, z. B. in drawing, deep drawing, pressing, extrusion, upsetting, rolling and all processes in which, for example, thornless spiraling thicker Wires, fretting between the material and the tool is to be feared. It is applicable on semi-finished products made of iron, steel or nickel-chromium alloys including the rust-free and heat-resistant qualities, the 8 to 80% nickel, up to 30% chromium as well as aluminum contain up to 10%.
Folgende Ausführungsbeispiele sollen das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutern. Dabei wurde absichtlich auch das sonst schwierigste Problem des Kaltziehens dicker Drähte aus der schwer verformbaren und sich stark kalt verfestigenden Gruppe der rosa- und hitzebeständigen Legierungen gewählt.The following exemplary embodiments are intended to implement the method according to the invention explain in more detail. In doing so, the otherwise most difficult problem of the Cold drawing of thick wires from the difficult to deform and strongly cold hardening Group of pink and heat-resistant alloys selected.
i. Eine aus dem Walzwerk angelieferte Charge Walzdraht aus einer Legierung mit 15 % Chrom, 65% Nickel, Rest Eisen mit einem Durchmesser von 6,3 mm wurde in eine wäßrige Lösung getaucht, die 25% Ätznatron, 5% Natronsalpeter und 7% Kalk enthielt, und nach dem Abtropfen der überschüssigen Lösung direkt in den Glühtopf eingesetzt. Nach Entweichen des beim Antrocknen gebildeten Wasserdampfes wurde das Ventil des Glühtopfes geschlossen und auf die für das Weichglühen dieser Legierung auch sonst angewendete Temperatur erhitzt. Der Walzdraht wurde nach dem Erkalten sofort in die Zieherei gebracht und wurde ohne eine Zwischenglühung in Kunststeinen und unter Verwendung von Splitterfett im ersten und Trockenseife bei den übrigen Zügen in fünfzehn Abzügen an die benötigte Fertigabmessung von 0,95 mm gezogen, ohne daß damit die Verformungsfähigkeit des Drahtes schon erschöpft war. Der Überzug war auch nach dem Ziehen noch intensiv grün gefärbt. Der geglühte und gebeizte Draht hatte eine Dehnung von 36,5 0/0.i. A batch of wire rod delivered from the rolling mill made of an alloy with 15% chromium, 65% nickel, the remainder iron with a diameter of 6.3 mm was immersed in an aqueous solution containing 25% caustic soda, 5% sodium nitrate and 7% lime. and inserted directly into the annealing pot after the excess solution has dripped off. After the water vapor formed during drying had escaped, the valve of the annealing pot was closed and heated to the temperature otherwise used for the soft annealing of this alloy. The wire rod was brought to the drawing shop immediately after cooling and was drawn to the required final dimension of 0.95 mm without intermediate annealing in artificial stones and using splinter fat in the first and dry soap in the other trains, without affecting the deformability the wire was already exhausted. The coating was still intensely green in color even after it had been drawn. The annealed and pickled wire had an elongation of 36.5 0/0.
2. Walzdraht von 6,35 mm Durchmesser aus einer Legierung mit 8o % Nickel und 20010 Chrom wurde in einer wäßrigen Lösung, die 30% Ätznatron, 5% Salpeter, 5,% Borax und 16% Kalk enthielt, durch Tauchen besalzt und in. einer Trockenschleuder von überschüssiger Lösung befreit. Nach der Glühung wurde der Draht kurzzeitig gewässert und in Splitterfett und Trockenseife auf gleitlosen Maschinen in zehn Zügen an 1,85 mm Durchmesser gezogen, im Durchlaufverfahren unter Ammoniak-Spaltgas weichgeglüht und in weiteren zwölf Zügen an Fertigabmessung von o,50 mm Durchmesser weiter gezogen. Der noch immer stark grüngefärbte Draht wurde geglüht und der Überzug durch Beizen in heißer io%iger Schwefelsäure entfernt.2. Wire rod with a diameter of 6.35 mm made from an alloy with 8o% Nickel and 20010 chromium were in an aqueous solution containing 30% caustic soda, 5% saltpeter, Contained 5,% borax and 16% lime, salted by dipping and in a dry centrifuge freed from excess solution. After the annealing, the wire was briefly watered and in splinter fat and dry soap on skidless machines in ten puffs at 1.85 mm diameter drawn, soft annealed in a continuous process under ammonia cracked gas and in a further twelve moves to finished dimensions of 0.50 mm in diameter. The wire, which was still strongly green in color, was annealed and the coating was pickled removed in hot 10% sulfuric acid.
3. Ein Band von 20 - o,5o mm aus einer Legierung mit 20% Chrom und 8o'°/o Nickel sollte an o,io mm abgewalzt werden. Dabei zeigte sich, daß ohne die erfindungsgemäße Vorbehandlung der Oberfläche zwei Zwischenglühungen bei 0,30 und o,2o mm Dicke erforderlich waren. Die Umstellung auf das Verfahren gemäß der Erfindung, gekennzeichnet durch die Besalzung der Bandoberfläche vor der Glühung, ergab eine wesentliche Verbesserung der Verformungsfähigkeit. Das Band ließ sich unter Benutzung der gleichen Walze und der gleichen Schmiermittel mit wesentlich stärkeren Stichen ohne Zwischenglühungen an o,io mm Dicke herunterwalzen. Nach dem Weichglühen und Abbeizen des grünen Überzuges war die Oberfläche des Bandes blank und glatt.3. A 20 to 50 mm strip of an alloy containing 20% chromium and 80% nickel should be rolled down to 0.1 mm. It was found that, without the pretreatment of the surface according to the invention, two intermediate anneals at a thickness of 0.30 and 0.2o mm were necessary. The changeover to the method according to the invention, characterized by the salting of the strip surface before annealing, resulted in a significant improvement in the deformability. Using the same roller and the same lubricants, the strip could be rolled down to a thickness of 0.1 mm with much stronger stitches without intermediate annealing. After soft annealing and stripping of the green coating, the surface of the tape was bright and smooth.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Schichten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht werden, ein ausgezeichnetes elektrisches Isoliervermögen aufweisen, und zwar nicht nur bei Raumtemperatur, sondern auch noch bei Rotglut. Gerade diese zuletzt erwähnte Eigenschaft ist für elektrische Beheizungen und hochbelastete Widerstände außerordentlich wichtig. Das erfindungsgemäße Verfahren schafft derartige Schichten in recht einfacher Weise, weil die erzeugte Oberfläche auf dem Draht- und Bandmaterial nach dem Ziehen bzw. Walzen und Glühen bereits vorhanden ist. Auch bei hitzebeständigem Werkstoff werden die Schichten in der Regel nicht entfernt, denn es hat sich gezeigt, daß durch sie auch die Hitzebeständigkeit verbessert wird.Surprisingly, it has been shown that the layers after the method according to the invention are applied, an excellent electrical Have insulating properties, not only at room temperature, but also still with red heat. It is precisely this last-mentioned property that applies to electrical heating and highly loaded resistors are extremely important. The method according to the invention creates such layers in a fairly simple way, because the surface produced already present on the wire and strip material after drawing or rolling and annealing is. Even with heat-resistant material, the layers are usually not removed because it has been found that it also improves heat resistance will.
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-
1951
- 1951-10-26 DE DEV3866A patent/DE976070C/en not_active Expired
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