EP0132252B1 - Verfahren zur Herstellung von Walzdraht mit guter Kaltverformbarkeit - Google Patents
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- C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
Definitions
- the invention relates to a method for producing wire rod with good cold formability.
- DE-AS2717780 has already disclosed a method for producing wire rod, in which the wire has the last roll stand with a middle one. Final rolling temperature of 870 to 970 ° C, whereupon it is rapidly cooled with water to 700 to 850 ° C and then the fan with the fanned out state is further cooled with an average cooling rate of less than 8 ° C / s, to 300- 600 ° C.
- This known method is applied to a number of steels with Si contents between 0.5 and 1.5%, a homogeneous, fine-grained structure which has the desired mechanical properties to be achieved over the cross section of the wire rod.
- the known procedure is intended to avoid the formation of bainite or martensite in the wire surface, the measures according to the prior art aiming to brake strong grain growth and to achieve the transition temperatures with a much smaller austenite grain size.
- This fine-grained structure results in a higher wire rod strength, although this also results in a lower cold deformability of the wire rod.
- the known procedure also leads to a thin, firmly adhering scale layer and a smooth wire rod surface due to the rapid cooling to a relatively low fan temperature.
- the invention now aims to achieve this. to further improve the cold formability of certain types of steel and, in particular in the case of cold forming, to achieve less hardening, to facilitate mechanical descaling and to improve the absorption of lubricants on the surface.
- a method for producing wire rod with good cold formability is proposed according to the invention, in which a wire made of a steel of the composition is used for soft drawing qualities and if necessary Remaining iron and usual impurities, starting from a final rolling temperature of 950 to 1 100 ° C, is first subjected to water and air cooling until a temperature of over 900 ° C to 1 050 ° C is reached, and then fanned out and slowly at a speed of less than 4 ° C / s is cooled to temperatures of 200 to 350 ° C,
- Alternatively, to achieve wire with good cold heading properties one can proceed so that a wire made of a steel of the composition Remaining iron and usual contamination starting from a final rolling temperature of 950 to 1 100 ° C
- the structure is kept close to equilibrium due to the slow cooling of the fanned wire winding in still air, which results in lower wire rod strengths.
- the method according to the invention is particularly suitable for use on a wire rod with a diameter of 5.5-14 mm.
- the procedure is advantageously such that the cooling rate after the fan-out is chosen to be 1.0 to 3.5 ° C./s.
- FIG. 1 shows a roughness profile when using the method according to the prior art
- FIG. 1 shows a roughness profile when using the method according to the invention on a soft drawing quality in accordance with exemplary embodiment 1.
- a steel with the following composition was used to achieve a soft drawing quality: 0.02% by weight C, 0.003% by weight Si, 0.25% by weight Mn, 0.022% by weight P, 0.018% by weight S, 0.004 wt% Al.
- Starting from a final rolling temperature of 1 030 ° C it was first cooled to a fan-out temperature of 950 ° C and then further cooled in air in the fanned out state at a speed of approx. 2.5 ° C / s.
- the wire rod obtained in this way had a tensile strength R m of 330 N / mm 2 and a yield strength R eh of 220 N / mm 2 .
- the wire rod obtained in this way could be drawn from a wire rod diameter of 5.5 mm without intermediate annealing to a diameter of 0.5 mm, a final strength of 1200 N / mm 2 not being exceeded.
- the grain sizes obtained in accordance with ASTM are compared in Table 1 below, only experiment 3 being carried out in accordance with the inventive method according to Example 1 and experiments 1 and 2 being carried out in accordance with the known prior art.
- FIGS. 1 and 2 The achievable roughness according to the prior art and the procedure according to Example 1 is compared with one another in FIGS. 1 and 2. While the roughness profile shown in FIG. 1 corresponds to a maximum roughness depth Rmax of 4.01 ⁇ m in accordance with the prior art, as can be seen from FIG. 2, a maximum roughness depth R max 8.77 can be achieved by using the inventive method according to Example 1 ⁇ m.
- R Z in FIGS. 1 and 2 denotes the average roughness depth according to DIN 4768 in ⁇ m.
- Rp is the smoothing depth in ⁇ m and R a is the average roughness in ⁇ m.
- the surface curve image clearly shows the different roughness profile when the method according to the prior art is compared with the method according to example 1.
- a steel with the following composition was used: 0.35% by weight C, 0.25% by weight Si, 0.70% by weight Mn, 0.024% by weight P, 0.022% by weight of S, 0.032% by weight of Al, 0.002% by weight of B.
- a final rolling temperature of 1050 ° C. and a fan-out temperature of 870 ° C. were selected.
- the cooling rate in air on the transport system was then selected to be approximately 4 ° C./s.
- a tensile strength R m of 570 N / mm 2 and a yield strength R eh of 300 N / mm 2 were achieved by this treatment. Starting from a diameter of 8 mm, this wire rod could be processed perfectly into bolts without additional heat treatment. The low wire rod strength also resulted in very low tool wear.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Walzdraht mit guter Kaltverformbarkeit. Aus der DE-AS2717780 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Walzdraht bekannt geworden, bei welchem der Draht das letzte Walzengerüst mit einer mittleren. Endwalztemperatur von 870 bis 970 °C verläßt, worauf anschließend mit Wasser rasch auf 700 bis 850 °C gekühlt wird und danach der Draht mit ausgefächerten Zustand mit einer mittleren Abkühlungsgeschwindigkeit von weniger als 8 °C/s weiter abgekühlt wird, und zwar auf 300-600 °C. Dieses kannte Verfahren wird auf eine Reihe von Stählen mit Si-Gehalten zwischen 0,5 und 1,5 % angewendet, wobei über den Querschnitt des Walzdrahtes ein homogenes feinkörniges Gefüge erzielt werden soll, das die gewünschten mechanischen Eigenschaften aufweist. Insbesondere soll durch die bekannte Verfahrensweise die Ausbildung von Bainit oder Martensit in der Drahtoberfläche vermieden werden, wobei die Maßnahmen nach dem Stand der Technik darauf abzielen, ein starkes Kornwachstum zu bremsen und die Umwandlungstemperaturen mit einer wesentlich geringeren Austenitkorngröße zu erreichen. Diese feinkörnige Gefügeausbildung ergibt eine höhere Walzdrahtfestigkeit, wobei allerdings auch eine geringere Kaltvertombarkeit des Walzdrahtes resultiert. Die bekannte Verfahrensweise führt weiters auf Grund der raschen Abkühlung auf eine relativ niedrige Ausfächertemperatur eine dünne, fest haftende Zunderschicht und eine glatte Walzdrahtoberfläche herbei.
- Die Erfindung zielt nun darauf ab. die Kaltverformbarkeit bestimmter Stahlsorten weiter zu verbessern und insbesondere bei einer Kaltverformung eine geringere Verfestigung, eine Erleichterung der mechanischen Entzunderung und eine Verbesserung der Aufnahme von Schmiermitteln an der Oberfläche zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Walzdraht mit guter Kaltverformbarkeit vorgeschlagen, bei welchem für weiche Ziehgüten ein Draht aus einem Stahl der Zusammensetzung
- Durch die höheren Ausgangstemperaturen sowohl was die Endwalztemperatur als auch was die Ausfächertemperatur betrifft, wird eine relativ größere Gefügeausbildung mit großerer sekundärer Korngröße gegenüber dem Stand der Technik erzielt.
- Das Gefüge wird durch die langsame Abkühlung der ausgefächerten Drahtwindung an ruhender Luft nahe dem Gleichgewichtszustand gehalten und es ergeben sich somit niedrigere Walzdrahtfestigkeiten.
- Dies wiederum bringt aber auch eine niedrigere Verfestigung bei der Kaltverformung dieses Walzdrahtes mit sich, wodurch höhere Kaltverformungsgrade erreichbar sind. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird eine relativ grobe Zunderausbildung mit entsprechend dickerer Zunderschicht erzielt, welche zu einer wesentlichen Verbesserung bei der mechanischen Entzunderung führt. Schließlich wird ein Walzdraht mit größerer Oberflächenrauhigkeit erzielt, was eine bessere Haftung von Schmiermitteln für die Kaltverformung mit sich bringt, so daß wiederum der Kaltverformungsvorgang begünstigt wird.
- Auf diese Weise lassen sich weiche Ziehgüten mit Korngrößen nach ASTM zwischen 5 und 7 erzielen, wohingegen nach dem bekannten Stand der Technik wesentlich feinkörnigere Korngrößen zwischen ASTM 7 und 8 erzielt werden. Derartiger Walzdraht kann ohne Zwischenglühen einer sehr hohen Kaltverformung unterworfen werden.
- Bei der Verfahrensweise für die Herstellung von Draht mit guten Kaltstaucheigenschaften hat es sich gezeigt, daß beispielsweise Walzdraht mit einem Durchmesser von 8 mm ohne zusätzliche Wärmebehandlung zu Schraubenbolzen verarbeitet werden kann. Es wurde sogar gefunden, daß ohne Wärmebehandlung die Herstellung von Imbusschrauben auf Automaten möglich ist.
- Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich im besonderen für die Anwendung auf einen Walzdraht mit einem Durchmesser von 5,5-14 mm.
- Mit Vorteil wird von Endwalztemperaturen zwischen 970 °C und 1 100 °C ausgegangen, wobei die zweite Abkühlung auf Temperaturen von 250° bis 300 °C erfolgen kann.
- Insbesondere für weiche Ziehgüten wird mit Vorteil so vorgegangen, daß die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Ausfächern mit 1,0 bis 3,5 °C/s gewählt wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen und an Hand der Zeichnungsfiguren näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Rauheitsprofil bei Anwendung des Verfahrens nach dem Stand der Technik und Fig. ein Rauheitsprofil bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine weiche Ziehgüte entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1.
- Zur Erzielung einer weichen Ziehgüte wurde ein Stahl mit nachfolgender Zusammensetzung eingesetzt : 0,02 Gew.-% C, 0,003 Gew.-% Si, 0,25 Gew.-% Mn, 0.022 Gew.-% P, 0,018 Gew.-% S, 0,004 Gew.-% Al. Ausgehend von einer Endwalztemperatur von 1 030 °C wurde zunächst auf eine Ausfächerungstemperatur von 950 °C abgekühlt und anschließend an Luft im ausgefächerten Zustand mit einer Geschwindigkeit von ca. 2,5 °C/s weitergekühlt. Der auf diese Weise erzielte Walzdraht wies eine Zugfestigkeit Rm von 330 N/mm2 und eine Streckgrenze Reh von 220 N/mm2 auf. Der auf diese Weise erzielte Walzdraht konnte ausgehend von einem Walzdrahtdurchmesser von 5,5 mm ohne Zwischenglühen auf einen Durchmesser von 0,5 mm gezogen werden, wobei eine Endfestigkeit von 1 200 N/mm2 nicht überschritten wurde.
- Zu Vergleichszwecken wurde ein dem Stahl nach Anspruch 1 im wesentlichen entsprechender Stahl mit einem Mn-Gehalt von 0,35 Gew.-% bei gleichem Walzdrahtdurchmesser von 5,5 mm und einem Windungsabstand am Transportband von f = 10 mm verschiedenen Behandlungsweisen nach dem Stand der Technik und entsprechend den Angaben in Beispiel 1 unterworfen. Die hiebei erzielten Korngrößen nach ASTM werden in der nachfolgenden Tabelle 1 einander gegenübergestellt, wobei lediglich der Versuch 3 in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Beispiel 1 und die Versuche 1 und 2 entsprechend dem bekannten Stand der Technik durchgeführt wurden.
- Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß bei der erfindungsgemäß höheren Ausfächerungstemperatur von 950 °C unter Einhaltung einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit von 2,5 °C/s wesentlich größeres Korn sowohl am Rand als auch im Kern erzielt wird als dies nach dem Stand der Technik erzielt wurde. Aus dieser größeren Korngröße resultiert die geringere Festigkeitszunahme bei der Kaltverformung und damit der bedeutend höhere erzielbare Kaltverformungsgrad.
- Die erzielbare Rauheit nach dem Stand der Technik sowie nach der Verfahrensweise entsprechend dem Beispiel 1 ist in den Figuren 1 und 2 einander gegenübergestellt. Während das in Fig. 1 wiedergegebene Rauheitsprofil entsprechend dem Stand der Technik eine maximale Rauhtiefe Rmax von 4,01 µm ergibt, läßt sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Beispiel 1 eine maximale Rauhtiefe Rmax 8,77 µm erzielen. Aus dieser größeren Rauheit des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Walzdrahtes ergibt sich die bessere Aufnahme von Schmiermitteln an der Oberfläche und damit eine Begünstigung des Kaltverformungsprozesses. Mit RZ ist in den Figuren 1 und 2 die gemittelte Rauhtiefe nach DIN 4768 in µm bezeichnet. Mit Rp ist die Glättungstiefe in µm und mit Ra der Mittenrauhwert in µm angegeben. Das Oberflächenkurvenbild ergibt klar das unterschiedliche Rauheitsprofil beim Vergleich des Verfahrens nach dem Stand der Technik mit dem Verfahren nach Beispiel 1.
- Zur Erzielung eines Drahtes mit guten Kaltstaucheigenschaften wurde von einem Stahl mit der nachfolgenden Zusammensetzung ausgegangen : 0,35 Gew.% C, 0,25 Gew.-% Si, 0,70 Gew.-% Mn, 0,024 Gew.-% P, 0,022 Gew.-% S, 0,032 Gew.-% Al, 0,002 Gew.-% B. Es wurde eine Endwalztemperatur von 1 050 °C und eine Ausfächerungstemperatur von 870 °C gewählt. Im aufgefächerten Zustand wurde anschließend die Abkühlgeschwindigkeit an Luft auf dem Transportsystem mit ungefähr 4 °C/s gewählt. Durch diese Behandlung wurde eine Zugfestigkeit Rm von 570 N/mm2 und eine Streckgrenze Reh von 300 N/mm2 erzielt. Dieser Walzdraht konnte, ausgehend von einem Durchmesser von 8 mm, ohne zusätzliche Wärmebehandlung einwandfrei zu Schraubenbolzen verarbeitet werden. Durch die niederen Walzdrahtfestigkeiten wurde auch ein sehr niedriger Werkzeugverschleiß erreicht.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Walzdraht mit guter Kaltverformbarkeit, bei welchem für weiche Ziehgüten ein Draht aus einem Stahl der Zusammensetzung
und gegebenenfalls
Rest Eisen und übliche Verunreinigungen ausgehend von einer Endwalztemperatur von 950 bis 1 100 °C zunächst einer Wasser- und Luftkühlung bis zur Erzielung einer Temperatur von über 900 °C bis 1 050 °C unterworfen wird und anschließend ausgefächert und langsam mit einer Geschwindigkeit von weniger als 4°C/s auf Temperaturen von 200 bis 350 °C abgekühlt wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Walzdraht mit guter Kaltverformbarkeit. bei welchen zur Erzielung von Draht mit guten Kaltstaucheigenschaften ein Draht aus einem Stahl der Zusammensetzung
Rest Eisen und übliche Verunreinigungen ausgehend von einer Endwalztemperatur von 950 bis 1 100 °C zunächst einer Wasser- und Luftkühlung bis zur Erzielung einer Legetemperatur von 850° bis 950 °C unterworfen wird und anschließend ausgefächert und langsam mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 °C/s auf ≤ 300 °C abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß die zweite Abkühlung auf Temperaturen von 250° bis 300 °C erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Ausfächern mit 1,0 bis 3,5 °C/s gewählt wird.
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Free format text: ORIGINAL CODE: 0009260 |
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| 26 | Opposition filed |
Opponent name: SAARSTAHL VOELKLINGEN GMBH Effective date: 19870928 |
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| 26 | Opposition filed |
Opponent name: SMS SCHLOEMANN-SIEMAG AG Effective date: 19870929 Opponent name: THYSSEN STAHL AG Effective date: 19870929 |
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| NLR1 | Nl: opposition has been filed with the epo |
Opponent name: SMS SCHLOEMANN-SIEMAG AG Opponent name: THYSSEN STAHL AG Opponent name: SAARSTAHL VOELKLINGEN GMBH |
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| ITPR | It: changes in ownership of a european patent |
Owner name: CESSIONE;VOEST- ALPINE STAHL DONAWITZ GMBH |
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| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: 732 |
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| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: PUE Owner name: VOEST-ALPINE STAHL DONAWITZ GESELLSCHAFT M.B.H. |
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| REG | Reference to a national code |
Ref country code: FR Ref legal event code: TP |
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| NLS | Nl: assignments of ep-patents |
Owner name: VOEST-ALPINE STAHL DONAWITZ GESELLSCHAFT M.B.H. TE |
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| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Payment date: 19920615 Year of fee payment: 9 |
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| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Payment date: 19930610 Year of fee payment: 10 |
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| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: CH Payment date: 19930614 Year of fee payment: 10 Ref country code: BE Payment date: 19930614 Year of fee payment: 10 |
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| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 19930616 Year of fee payment: 10 |
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| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: LU Payment date: 19930624 Year of fee payment: 10 |
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| RDAG | Patent revoked |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009271 |
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| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: PATENT REVOKED |
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| ITTA | It: last paid annual fee | ||
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: NL Payment date: 19930731 Year of fee payment: 10 |
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| 27W | Patent revoked |
Effective date: 19930420 |
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| GBPR | Gb: patent revoked under art. 102 of the ep convention designating the uk as contracting state |
Free format text: 930420 |
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| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: PL |
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| EPTA | Lu: last paid annual fee | ||
| NLR2 | Nl: decision of opposition | ||
| APAH | Appeal reference modified |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCREFNO |