EP0199715A2 - Process for manufacturing steel wire - Google Patents

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EP0199715A2
EP0199715A2 EP86890113A EP86890113A EP0199715A2 EP 0199715 A2 EP0199715 A2 EP 0199715A2 EP 86890113 A EP86890113 A EP 86890113A EP 86890113 A EP86890113 A EP 86890113A EP 0199715 A2 EP0199715 A2 EP 0199715A2
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Ernst Dipl.-Ing. Siegmund
Ernst Dipl.-Ing. Hojas
Günter Dipl.-Ing. Hampejs
Helmut Eggenreich
Erwin Kraushofer
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Voestalpine Wire Rod Austria GmbH
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Voestalpine Wire Rod Austria GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE BY DECARBURISATION, TEMPERING OR OTHER TREATMENTS
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires

Abstract

Steel wire of high tensile strength and low creep properties and relaxation properties is manufactured by heating the material before deformation and stretching it at the treatment temperature after the deformation. In this process, the wire is heated to a lower temperature than the treatment temperature before it enters the last deformation stage. The temperature increase to the required treatment temperature is effected by the deformation energy. In the last deformation stage, deformations of up to a 50 % reduction in cross-section are applied. The tensile force required for the deformation is utilised for the stretching. <IMAGE>

Description


  
 



  Verfahren zur Herstellung von Stahldraht
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stahldraht mit hoher Zugfestigkeit und niedrigen Kriech5 und   Relaxationseigerr    schaften, bei welchem der Stahldraht einer Verformung und einer Wärmebehandlung unterzogen wird.



   Aus der AT-PS 32 609 ist ein Verfahren zur Verhinderung des Hartziehens des Drahtes beim Ziehen von Stahldraht bekanntgeworden, wobei zwischen den einzelnen Verformungsschritten jeweils eine Kühlung des Drahtes vorgenommen wird, um unerwünschte   Festigkeitsänderungen    zu verhindern. Beim Ziehen wird der Draht erhitzt, wodurch die Härte und Sprödigkeit des Drahtes beseitigt wird, worauf durch Abkühlung nach jeder Verformungsstufe der ursprüngliche Zustand des Drahtes wieder hergestellt werden soll, um eine weiterführende Verformung zu ermöglichen.



   Stahldrähte mit niedrigen Relaxationseigenschaften wurden bisher durch Kaltverformung, beispielsweise durch Ziehen oder Walzen, hergestellt.



  Anschliessend daran erfolgt eine Wärmebehandlung unter Zugspannung in Abhängigkeit von der gewählten Stahisorte bei Temperaturen zwischen 200 und   600"C    und eine Abkühlung auf Raumtemperatur.



   Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen kaltverformten   Stahidraht    mit hoher Zugfestigkeit und besonders niedrigen   Kriech-und    Relaxationseigenschaften herzustellen und bei diesem Verfahren neben der Sicherstellung der hohen Festigkeitswerte mit möglichst geringem Energieaufwand zu arbeiten.



   Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die   Erfir-    dung im wesentlichen darin, dass der Stahldraht vor Eintritt in die letzte Verformungsstufe auf eine gegenüber der für die Wärmebehandlung erforderlich Temperatur geningere Temperatur erwärmt wird, welche zuzüglich der Verformungswärme bei einer Verformung von bis zu 50 % Querschnittsabnahme die gewünschte Behandlungstemperatur ergibt, und dass nach dieser Verformung der Stahldraht bei der Behandlungstemperatur gereckt wird. Die Abkühlung erfolgt anschliessend in bekannter Weise durch geeignete Kühlaggregate.

  Es zeigt sich, dass bei Führung des Verfahrens auf diese Weise neben der Erzielung besonders niedriger   Kriechund    Relaxationseigenschaften und neben einer   E;nspa-    rung an Energie auch eine höhere Zugfestigkeit des erzeugten Endproduktes im Vergleich mit konventionell hergestellten Produkten beobachtet werden kann. Die für die Verformung erforderlichen Zugkräfte werden für eine Reckung bei Behandlungstemperatur ausgenützt.



   Die durch die Verformungswärme in der letzten Verformungsstufe entstehende Temperaturerhöhung ist abhängig vom Verformungsgrad dieser letzten Stufe und vom Durchmesser des vorge zogenen Drahtes. Unter Berücksichtigung dieser Parameter hat es sich im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens als besonders vorteilhaft erwiesen, die Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen   200"C    und der   Rekristallisationstempere    tur des Stahles,

   insbesondere zwischen   250ob    und   600"C,    vorzunehmen und die Erwärmung vor der letzten   Verfonnungsstufe    im Falle der Verwendung von Ziehsteinen auf Temperaturen von 30 bis   100 C    unterhalb der gewünschten Behandlungstemperatur und im Falle der Verwendung von Walzen vor dem letzten Walzenstich auf   Tempern    turen von 30 bis   80"C    unterhalb der gewünschten Behandlungstemperatur vorzunehmen.



   Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich hiebei im besonderen für die Herstellung von Stahldrähten, insbesondere von   Spannbe-    tondrähten, und kann in vorteilhafter Weise auch bei   Federstahldrähten    und hochfesten Stahlseildrähten angewendet werden. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen VerFahrensführung liegt hiebei darin, dass der Draht nicht   Åauf    die volle Behandlungstemperatur erwärmt werden muss und zusätzlich ein geringer Kraftaufwand für das Ziehen   erforderlich    ist Dadurch ergibt sich eine grosse Einsparung im Energieaufwand. Bei Anwendung dieses Verfahrens wurden in besonders einfacher Weise gute Ergebnisse in bezug auf die niedrige Relaxation der Stahldrähte und ein aussergewöhnlich grosser Zuwachs der Zugfestigkeit in der letzten Verformungsstufe erreicht.



   In vorteilhafter Weise wird die Verformung vorzugsweise mit 10 bis 40 % Querschnittsabnahme durchgeführt, wobei die entsprechende Temperatu   rerganzung    auf die Behandlungstemperatur vorgenommen wird. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich in vorteilhafter Weise für unlegierte Stahlsorten mit 0,30 bis 1,20 Gew.% Kohlenstoff oder legierte Stähle mit bis zu 5 Gew.% Mangan und bis zu 3 Gew.% Silizium.



   Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von   Ausfühnrngsbeispielen    und in der Zeichnung schematisch dargestellten   Ausführungsbeispieien    von für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Vorrichtungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig.1 eine Anordnung von Einrichtungen für die Durchführung  des erfindungsgemässen Verfahrens unter Verwendung von Ziehsteinen und Fig.2 eine abgewandelte Anordnung analog der Fig.1 unter Verwendung eines Walzgerüstes.



   In   Fig.1    ist mit 1 der zu verarbeitende, vorzugsweise bereits kaltverformte, Stahldraht bezeichnet, welcher bei 2 einer Erwärmung auf eine Temperatur unterworfen wird, welche geringer ist als die für die Behandlung erforderliche Temperatur. Mit 3 ist die letzte Verformungsstufe mit einem oder mehreren Ziehsteinen bezeichnet. Anschliessend an 3 folgt eine Abkühlvorrichtung 4, in welcher der Stahldraht in geeigneter Weise abgekühlt wird. Der abgekühlte Draht wird einer Vorrichtung 5 zugeführt. In dieser Vorrichtung 5 wird die für die Verformung des Drahtes erforderliche Zugkraft aufge bracht. In der Strecke zwischen 3 und 4 bewirkt diese Zugkraft eine Reckung des Drahtes bei der Behandlungstemperatur.



   Bei der Darstellung nach Fig.2 ist mit 1 wiederum der   vorgewalzte,    vorzugsweise bereits kaltverformte, Draht bezeichnet. Vor der letzten Verformungsstufe in Form eines Walzenstiches ist das Erwärmungsaggregat 2 angeordnet. Der Walzvorgang durch nicht angetriebene Walzen ist durch das Walzgerüst 6 schematisch angedeutet. Nach dem Verlassen der letzten Verformungsstufe erfolgt die Abkühlung in einer analogen Abkühlvorrichtung 4, wie sie bereits in Fig.1 dargestellt wurde. Anschliessend ist wiederum eine Vorrichtung 5 vorgesehen.



   Die Erfindung wird nachfolgend noch an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.



  Beispiel 1:
Für die Herstellung von Spannbetondraht mit einem Durchmesser von 7 mm wurde ein vorgezogener Draht mit einem Durchmesser von 8,1 mm auf eine Temperatur von   320"C    vor dem Eintritt in den letzten Ziehstein erwärmt. Bei dieser Temperatur wurde nachfolgend auf einen Durchmesser von 7,0 mm gezogen, wobei eine Temperatursteigerung von   80"C,    ausgehend von   320     auf   400"C    beobachtet wurde. Der Draht bestand aus unlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,83 Gew.% und einem Mangangehalt von 0,66 Gew.%. Nach der erfindungsgemässen Behandlung wurde eine Zugfestigkeit von 1850   N/mm2    festgestellt. Vor der Behandlung hatte der Draht eine Zugfestigkeit von 1630   N/mm2.   



   Die Relaxationsprüfung des erfindungsgemäss behandelten Materials unter einer Anfangslast von 70 % der Bruchlast ergab nach 1000 Stunden einen Spannungsabfall von 0,95 %.



   Vergleichsweise wurde mit dem gleichen Vormaterial, vorgezogener Draht mit einem Durchmesser von 8,1 mm und einer Zugfestigkeit von 1630   N/mm2,    eine Behandlung nach dem Stand der Technik durchgeführt. Dabei wurde der Draht in üblicher Weise gezogen und anschliessend der Behandlungstemperatur unterworfen, wonach sich eine Zugfestigkeit von 1740   N/mm2    einstellte.



  Beispiel 2:
Für die Herstellung eines Stahldrahtes mit einem Durchmesser von 12 mm wurde ein vorgezogener Draht mit einem Durchmesser von 14 mm eingesetzt. Es handelte sich hier um einen unlegierten Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,78 Gew.% und einem Mangangehalt von 0,75 Gew.%.



  Vor dem letzten Walzenstich wurde der Draht auf eine Temperatur von   400"C    erwärmt. Beim Walzvorgang durch Schleppwalzen nahm die Temperatur um weitere   45"C    auf   445"C    zu. Die nach dieser Behandlung und Abkühlung gemessene Zugfestigkeit betrug 1690   Nimm2.    Die Prüfung der Relaxation ergab nach 1000 Stunden einen Spannungsabfall von 1,2 %, gemessen an der Anfangslast von 70 % der Bruchlast.

 

   Je nach Stahlsorte werden beim erfindungsgemässen Verfahren Behandlungstemperaturen   zwi-    schen   200"C    und der Rekristallisationstemperatur des Stahles angewendet, wobei Verformungen bis 50 % Querschnittsabnahme, vorzugsweise 10 bis 35 %, zur Anwendung gelangen.



   Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich in erster Linie für die Behandlung von unlegierten Stahlsorten mit 0,30 bis 1,20 Gew.% Kohlenstoff oder für legierte Stähle mit bis zu 5 Gew.% Mangan und bis zu 3 Gew.% Silizium. 

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Stahldraht (1) mit hoher Zugfestigkeit und niedrigen Kriech-und Relaxationseigenschaften, bei welchem der Stahl einer Verformung und einer Wärmebehandlung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht (1) vor Eintritt in die letzte Verformungsstufe (4) auf eine gegenüber der für die Wärmebehandlung erforderlichen Temperatur geringere Temperatur erwärmt wird, welche zuzüglich der Verformungswärme bei einer Verformung von bis zu 50 % Querschnittsabnahme die gewünschte Behandlungstemperatur ergibt, und daß nach dieser Verformung der Stahldraht bei der Behandlungstemperatur gereckt wird. 1. A process for the production of steel wire (1) having high tensile strength and low creep and relaxation properties, wherein the steel deformation and a heat treatment is subjected, characterized in that the steel wire (1) before entry into the last deformation step (4) is heated to a over that required for the heat treatment temperature lower temperature, which gives plus the heat of deformation at a deformation of up to 50% decrease in cross section the desired treatment temperature, and that is stretched by this deformation of the steel wire at the treatment temperature.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 200°C und dem Ac,-Punkt, insbesondere 250°C bis 600°C, vorgenommen wird und daß die Erwärmung vor der letzten Verformungsstufe (4) im Falle der Verwendung von Ziehsteinen auf Temperaturen von 30°C bis 100°C unterhalb der gewünschten Wärmebehandlungstemperatur und im Fall der Verwendung von Walzen in der letzten Verformungsstufe (4) auf Temperaturen von 30°C bis 80°C unterhalb der gewünschten Wärmebehandlungstemperatur vorgenommen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the heat treatment is carried out at temperatures between 200 ° C and the Ac point, in particular 250 ° C to 600 ° C and that the heating before the final deformation step (4) in the case the use of dies to temperatures of 30 ° C to 100 ° C below the desired heat treatment temperature and in the case of use of rolls in the final forming stage (4) is carried out at temperatures of 30 ° C to 80 ° C below the desired heat treatment temperature.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung vorzugsweise mit 10 bis 40 % Querschnittsabnahme durchgeführt wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the deformation is preferably carried out with 10 to 40% decrease in cross section.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß unlegierte Stahlsorten mit 0,30 bis 1,20 Gew.% Kohlenstoff oder legierte Stähle mit bis zu 5 Gew.% Mangan und bis zu 3 Gew.% Silizium behandelt werden. 4. The process are treated according to claim 1, 2 or 3, characterized in that unalloyed steel grades with 0.30 to 1.20 wt.% Carbon, or alloyed steels with up to 5 wt.% Of manganese and up to 3 wt.% Silicon ,
EP86890113A 1985-04-26 1986-04-24 Process for manufacturing steel wire Withdrawn EP0199715A3 (en)

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Inventor name: SIEGMUND, ERNST, DIPL.-ING.

Inventor name: KRAUSHOFER, ERWIN

Inventor name: HOJAS, ERNST, DIPL.-ING.

Inventor name: HAMPEJS, GUENTER, DIPL.-ING.

Inventor name: EGGENREICH, HELMUT