EP0260717A1 - Verfahren zur Herstellung von Walzstahlerzeugnissen - Google Patents

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EP0260717A1
EP0260717A1 EP87113713A EP87113713A EP0260717A1 EP 0260717 A1 EP0260717 A1 EP 0260717A1 EP 87113713 A EP87113713 A EP 87113713A EP 87113713 A EP87113713 A EP 87113713A EP 0260717 A1 EP0260717 A1 EP 0260717A1
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EP
European Patent Office
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tempering
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steels
temperature
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EP87113713A
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Dieter Dr. Russwurm
Erich Richartz
Original Assignee
Aicher Max Dipl-Ing
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Publication date
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/30—Stress-relieving
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/08—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires for concrete reinforcement

Definitions

  • the invention relates to a method for producing rolled steel products, in particular structural steels, such as Prestressing steels.
  • prestressing steels are used in construction as tendons for prestressed concrete, as anchor steels for ground and rock anchors, as formwork anchors, for hanging cables for suspension bridges, stay cables of stay cable bridges, bracing, etc.
  • prestressing steels with a rod-shaped cross section are preferably used in the strength classes with yield strengths between 800 and 1000 N / mm2 (0.2 limit) and tensile strengths between 1100 and 1300 N / mm2. Diameters from 12 to 50 mm, in particular from 20 to 40 mm, are possible as dimensions.
  • Other possible embodiments for prestressing steels are wires and flat steels.
  • prestressing steels In addition to the static strength values, prestressing steels must have the highest possible elastic limit and good deformability. In the case of screwable prestressing steels, i.e. those in which threaded anchors can be attached, high wear resistance of the surface and corrosion resistance are also important. Other important requirements are good relaxation properties and a sufficiently high fatigue strength. Rod-shaped prestressing steels with diameters between approximately 12 and 50 mm are hot rolled, then stretched to increase the yield strength and then tempered for relaxation.
  • the minimum requirements according to the prescribed standards can be met, but the procedure is both with regard to the steel composition (typical analysis in% by weight: C 0.75, Si 0.80, Mn 1.50, P 0.020, S 0.020 , V 0.25 and the implementation of the process are quite complex and involve high production costs
  • the residual hydrogen and the metallurgical segregations represent a major problem for this steel.
  • the disadvantageous consequences for fractures occurring during stretching as well as for delayed fractures and the general susceptibility to corrosion of such prestressing steels are well known.
  • the high rejection rates (scrap) which disrupt production, are therefore another significant cost factor.
  • DE-OS 34 31 008 discloses a process for producing rolled steel products, in particular screwable prestressing steels and the like, in which steels with a C content of 0.50 to 0.80% by weight and an Si content of 0 , 20 to 0.60% by weight, and a Mn content of 0.30 to 0.80% by weight after hot rolling from the rolling heat on the exit side of the finishing stand by means of cooling, in particular by means of water (in principle, cooling gas also comes in Question) be subjected to surface quenching in such a way that the material in an edge zone is immediately and completely converted to martensite, while the heat content remaining in the core zone during the subsequent cooling does not cause the martensitic edge zone to temper beyond the range of the intermediate stage.
  • the prestressing steel obtained by this method also has a high ductility and toughness, especially at low temperatures, and has a high fatigue strength with little relaxation.
  • the object of the present invention is to provide an economical process for the production of rolled steel products, in particular prestressing steels, which makes it possible to start from simple and inexpensive analyzes, and with which a product with properties which obtains the is obtained in a simple and easy to carry out manner for structural steels, in particular prestressing steels, meet the required properties to a high degree and reliably. This object is achieved with the present invention.
  • the invention relates to a method for producing rolled steel products, in particular screwable prestressing steels or the like, in which steels with a C content of 0.50 to 0.80% by weight, an Si content of 0.20 to 0.60 % By weight, and a Mn content of 0.30 to 0.80% by weight, after the hot rolling from the rolling heat on the exit side of the finishing stand, are subjected to surface quenching by means of cooling, in particular by means of a cooling liquid, for example water, that the material in an edge zone is immediately and completely converted to martensite, while the heat content remaining in the core zone during the subsequent cooling does not cause the martensitic edge zone to temper beyond the region of the intermediate stage, which is characterized in that cold deformation takes place afterwards , and then starting.
  • a cooling liquid for example water
  • the steel compositions (analyzes) used as starting material in the process according to the invention have preferably the composition (in% by weight): C 0.50 to 0.80, Si 0.25 to 0.60, Mn 0.50 to 0.80. They can also contain up to 0.8% by weight of chromium, up to 0.5, in particular 0.4% by weight of copper, up to 0.15% by weight of vanadium, up to approx.
  • niobium up to 0.03% by weight phosphorus, up to 0.03% by weight sulfur, traces of titanium and / or traces of boron, and / or nickel in an amount such that the sum of chromium and nickel is up to 0.8 %
  • weight in particular up to 0.4% by weight, may be present, it being possible for these constituents to be present individually or in combination with one another.
  • the starting material can be used in a conventional manner, e.g. in the block, but also in continuous casting.
  • a special treatment for the removal of hydrogen is usually not necessary in either the liquid or the solid phase.
  • the semi-finished product is e.g. rolled onto the final cross-section on a fine iron mill or a wire mill.
  • the hot rolling and the subsequent controlled heat treatment are preferably carried out according to the process designs and conditions described in DE-OS 34 31 008.
  • the final rolling temperature on the finishing stand is preferably chosen so that it is just above A3 at the lower limit of the hot formability of the steel.
  • the finish rolling temperature is preferably between 860 and 1060 ° C, and in particular between 950 ° and 1000 ° C.
  • the tempering during the subsequent cooling is preferably carried out in such a way that the surface temperature of the edge zone in the period between the second and sixth second of the heat treatment depending on Rod diameter is not more than about 500 ° C, preferably between 400 ° and 500 ° C.
  • the cold forming then follows the hot rolling and the controlled heat treatment, after which yield strengths of approx. 900 N / mm2 have already been reached. Cold forming comes e.g. Twist in question.
  • stretching is preferred since the deformation obtained is largely homogeneous across the cross section.
  • the stretching is preferably carried out to a degree which corresponds approximately to the range (1.01 to 1.2) ⁇ Re, and in particular (1.05 to 1.1) ⁇ Re, in the stress-strain line of the starting material.
  • the degree of stretching is therefore preferably 0.3 to 2.0%, and in particular 0.5 to 1.5%.
  • the stretching can be carried out in a conventional manner in steel treatment; Bars with a diameter of more than 15 mm (d s ⁇ 15 mm) are preferably stretched individually, with wires a continuous stretching process can be carried out, as is customary for example with reinforcing steel.
  • the stretching step is then followed by the tempering process step according to the invention in order to stabilize the misalignments and dislocations obtained during the cold forming.
  • This tempering takes place at a temperature in the range from 300 to 420 ° C., in particular from 330 to 420 ° C., and very preferably in the range from 350 to 380 ° C.
  • the residence time at maximum temperature is preferably 5 to 60 seconds, and in particular approximately 10 seconds. Starting can be done in the usual way, e.g. in thermally heated ovens, or also electrically with conductive power supply; the heating is preferably carried out inductively, since this allows particularly short dwell times.
  • the method according to the invention it is possible to produce structural steels, in particular prestressing steels, with a very high Re / Rm ratio in a simple and economical manner; so z. B. also the time-consuming and risky process step an effusion treatment according to the method of the invention is not necessary.
  • the products produced by the process according to the invention are very suitable for the intended use; they can have a shape customary for the intended use and be designed, for example, as steel rods or wires with a smooth surface, with suitable threads, ribs, etc., as described, for example, in DE-OS 34 31 008.
  • the products have sufficient ductility, a high R p0.01 value (technical elastic limit), low relaxation and sufficient elongation.
  • Example 1 As a comparison of Example 1 (method according to DE-OS 34 31 008) and Example 2 (method according to the invention) shows, a product produced according to the method of the present invention has better yield strength values (R e ) with a comparable elongation at break Tensile strength (R m ) and relaxation (T).
  • a steel with the composition (in% by weight): C 0.68; Si 0.35; Mn 0.66; P 0.021 and S 0.025 were rolled out as rib steel (thread steel) and subjected to the heat treatment process according to DE-OS 34 31 008.
  • the following values were obtained: Yield strength (R e ): 900 N / mm2
  • Relaxation (T1000): 4 to 6% (1000 hours; ⁇ i 0.8 ⁇ Rm)
  • the corrosion resistance of the product obtained according to Example 2 has the same good values as a steel produced according to Example 1 shows.
  • the process according to the invention is characterized in particular by the fact that a product with improved material properties, in particular improved yield strength, tensile strength and relaxation, is obtained with an inexpensively available starting material and simple process steps (e.g. without a separate tempering step). It is also advantageous that all the products obtained according to the invention are automatically checked for static tensile strength, since they have successfully passed the stretching treatment.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen von Walzstahlerzeugnissen, z.B. von schraubbaren Spannstählen oder dergleichen, beschrieben, nach dem Stähle mit einem C-Gehalt von 0,50 bis 0,80 Gew.%, einem Si-Gehalt von 0,20 bis 0,60 Gew.%, und einem Mn-Gehalt von 0,30 bis 0,80 Gew.% nach dem Warmwalzen aus der Walzhitze an der Austrittsseite des Fertiggerüstes mittels Kühlung einer Oberflächenabschreckung derart unterzogen werden, daß das Material in einer Randzone unmittelbar und vollständig in Martensit umgewandelt wird, während der in der Kernzone verbliebene Wärmeinhalt während des nachfolgenden Abkühlens ein Anlassen der martensitischen Randzone nicht über den Bereich der Zwischenstufe hinaus bewirkt, und das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß nach dem Abkühlen eine Kaltverformung erfolgt, und daran anschließend ein Anlassen. Der Reckgrad beträgt vorzugsweise 0,5 bis 1,5 %; das Anlassen wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 350°C bis 380°C und während einer Verweilzeit bei Maximaltemperatur von 5 bis 60 Sekunden durchgeführt. Mit diesem Verfahren lassen sich auf einfache und wirtschaftliche Weise Walzstahlerzeugnisse, wie z.B. Spannstähle, die den im Bauwesen erforderlichen Anforderungen hinsichtlich Verformbarkeit und mechanischer Eigenschaften voll entsprechen,herstellen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere von Baustählen, wie z.B. Spannstählen.
  • An Baustähle (Vergütungsstähle), wie z.B. Spannstähle, werden hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften hohe Anforderungen gestellt. Spannstähle werden im Bauwesen als Spannglieder für Spannbeton, als Ankerstähle für Erd- und Felsanker, als Schal ungsanker, für Hängekabel für Hängebrücken, Schrägseile von Schrägseilbrükken, Abspannungen usw. verwendet. Für einen Teil dieser Anwendungsfälle werden vorzugsweise Spannstähle mit stabförmigem Querschnitt in den Festigkeitsklassen mit Streckgrenzen zwischen 800 und 1000 N/mm² (0,2-Grenze) und Zugfestigke iten zwischen 1100 und 1300 N/mm² eingesetzt. Als Abmessungen kommen Durchmesser von 12 bis 50 mm, insbesondere von 20 bis 40 mm in Frage. Es handelt sich dabei um Spannstähle mit glatter Oberfläche oder um Stähle mit z.B. gewindeförmig ausgebildeten Schrägrippen. Andere mögliche Ausführungsformen für Spannstähle sind Drähte und Flachstähle.
  • Spannstähle müssen neben den statischen Festigkeitswerten eine möglichst hoch liegende Elastizitätsgrenze und eine gute Verformungsfähigkeit besitzen. Bei schraubbaren Spannstählen, also solchen, bei denen Gewindeverankerungen angebracht werden können, sind weiters eine hohe Verschleißbeständigkeit der Oberfläche sowie Korrosionsbeständigkeit von Bedeutung. Weitere wichtige Erfordernisse sind gute Relaxationseigenschaften sowie eine ausreichend hohe Dauerschwingfestigkeit. Stabförmige Spannstähle mit Durchmessern zwischen etwa 12 und 50 mm werden warmgewalzt, zur Erhöhung der Streckgrenze anschließend gereckt und zur Entspannung nachfolgend angelassen. Nach diesem Verfahren lassen sich zwar die Mindestanforderungen gemäß den vorgeschriebenen Normen erfüllen, das Verfahren ist aber sowohl hinsichtlich der Stahlzusammensetzung (typische Analyse in Gew.%: C 0,75, Si 0,80, Mn 1,50, P 0,020, S 0,020, V 0,25 und der Verfahrensdurchführung recht aufwendig und mit hohen Produktionskosten verbunden. Neben der Vielzahl der Fertigungsschritte stellt für diesen Stahl der Restwasserstoff und die metallurgischen Seigerungen ein großes Problem dar. Die nachteiligen Folgen für während des Reckens auftretende Brüche als auch für verzögerte Brüche und die generelle Korrosionsanfälligkeit solcher Spannstähle sind bekannt. Die produktionsstörenden, betriebsinternen hohen Rückweiseraten (Schrott) stellen deshalb einen weiteren wesentlichen Kostenfaktor dar.
  • Aus der DE-OS 34 31 008 ist ein Verfahren zur Herstellung von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere von schraubbaren Spannstählen und dergleichen bekannt, bei dem Stähle mit einem C-Gehalt von 0,50 bis 0,80 Gew.%, einem Si-Gehalt von 0,20 bis 0,60 Gew.%, und einem Mn-Gehalt von 0,30 bis 0,80 Gew.% nach dem Warmwalzen aus der Walzhitze an der Austrittsseite des Fertiggerüstes mittels Kühlung, insbesondere mittels Wasser, (prinzipiell kommt auch Kühlgas in Frage) einer Oberflächenabschreckung derart unterzogen werden, daß das Material in einer Randzone unmittelbar und vollständig in Martensit umgewandelt wird, während der in der Kernzone verbliebene Wärmeinhalt während des nachfolgenden Abkühlens ein Anlassen der martensitischen Randzone nicht über den Bereich der Zwischenstufe hinaus bewirkt.
  • Nach diesem Verfahren ist es möglich, metallurgisch leichter darstellbare und kostengünstigere Analysen als Ausgangszusammensetzung zur Herstellung eines Spannstahles einzusetzen, der korrosionsbeständig ist und der eine verschleißfeste Oberfläche besitzt, die die Gefahr mechanischer Beschädigungen verringert und sich zum Aufbringen von Gewinden eignet. Der nach diesem Verfahren erhaltene Spannstahl weist außerdem bei hoher Streckgrenze und hoher Festigkeit eine große Duktilität bzw. Zähigkeit vor allem auch bei tiefen Temperaturen auf, und besitzt bei geringer Relaxation eine hohe Dauerschwingfestigkeit.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere von Spannstählen, bereitzustellen, das es ermöglicht, von einfachen und kostengünstigen Analysen auszugehen, und mit dem auf einfache und leicht durchführbare Weise ein Produkt mit Eigenschaften erhalten wird, die den für Baustähle, insbesondere Spannstähle geforderten Eigenschaften in hohem Maße und verläßlich entsprechen. Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung gelöst.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere von schraubbaren Spannstählen oder dergleichen, bei dem Stähle mit einem C-Gehalt von 0,50 bis 0,80 Gew.%, einem Si-Gehalt von 0,20 bis 0,60 Gew.%, und einem Mn-Gehalt v on 0,30 bis 0,80 Gew.%, nach dem Warmwalzen aus der Walzhitze an der Austrittsseite des Fertiggerüstes mittels Kühlung insbesondere mittels einer Kühlflüssigkeit, z.B. mit Wasser, einer Oberflächenabschreckung derart unterzogen werden, daß das Material in einer Randzone unmittelbar und vollständig in Martensit umgewandelt wird, während der in der Kernzone verbliebene Wärmeinhalt während des nachfolgenden Abkühlens ein Anlassen der martensitischen Randzone nicht über den Bereich der Zwischenstufe hinaus bewirkt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß nach dem eine Kaltverformung erfolgt, und daran anschließend ein Anlassen. Zweckmäßige Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 11.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch die Verfahrensschritte des Kaltverformens und daran anschließenden Anlassens eines nach dem Warmwalzen und Oberflächenabschrecken erhaltenen Zweischicht-Stahls mit angelassener martensitischer Außenschicht Enderzeugnisse erhalten, die neben hervorragenden mechanischen Eigenschaften, wie sie für Baustähle, insbesondere für Spannstähle gefordert werden, auch noch eine ausreichende Verformbarkeit besitzen. Dieses Ergebnis ist überraschend: es ist zwar an sich bekannt, warmgewalzte Materialien zur Streckgrenzenerhöhung einer Reck- und Anlaßbehandlung zu unterziehen. Diese Materialien werden jedoch nach dem Warmwalzen keiner Wärmebehandlung unterzogen. Es ist bisher nicht bekannt, warmgewalzte, wärmebehandelte Materialien (Spannstahl) einer Kaltverformung mit anschliessendem Anlassen zur Streckgrenzenerhöhung zu unterziehen. Der Grund liegt darin, daß bei Spannstählen eine hohe Verformbarkeit (= Dehnungsarbeit) zwingend erforderlich ist, um die nötige Sicherheit des Bauwerks zu gewährleisten, insbesondere um einen plötzlichen Bruch auszuschliessen. Es bestand deshalb ein Vorurteil, einen bereits durch Wärmebehandlung nach dem Warmwalzen gehärteten Stahl mit entsprechend reduzierter Verformbarkeit einer anschließenden Kaltverformung zu unterziehen, da damit gerechnet werden muß, daß die Verformbarkeit für den Verwendungszweck als Spannstahl dann nicht mehr ausreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren führt überraschenderweise aber zu Endprodukten, die eine für ihren Verwendungszweck als Spannstähle ausreichende Verformbarkeit besitzen.
  • Die im erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsmaterial eingesetzten Stahlzusammensetzungen (Analysen) besitzen vorzugsweise die Zusammensetzung (in Gew.%): C 0,50 bis 0,80, Si 0,25 bis 0,60, Mn 0,50 bis 0,80. Sie können weiters bis zu 0,8 Gew.% Chrom, bis zu 0,5, insbesondere 0,4 Gew.% Kupfer, bis zu 0,15 Gew.% Vanadin, bis zu ca. 0,06 Gew.% Niob, bis zu 0,03 Gew.% Phosphor, bis zu 0,03 Gew.% Schwefel, Spuren von Titan und/oder Spuren von Bor, und/oder Nickel in einer Menge, daß die Summe von Chrom und Nickel bis zu 0,8 Gew.%, insbesondere bis zu 0,4 Gew.% beträgt, enthalten, wobei diese Bestandteile einzeln oder in Kombination miteinander vorhanden sein können.
  • Das Ausgangsmaterial kann auf an sich übliche Weise, z.B. im Block, aber auch im Strangguß, hergestellt werden. Eine spezielle Behandlung zur Entfernung von Wasserstoff ist in der Regel weder in der Flüssig- noch in der Festphase erforderlich.
  • Das Halbzeug wird z.B. auf einer Feineisenstraße oder einer Drahtstraße auf den Endquerschnitt gewalzt. Das Warmwalzen und die daran anschließende kontrollierte Wärmebehandlung (Oberflächenabschreckung) erfolgen vorzugsweise nach den in der DE-OS 34 31 008 beschriebenen Verfahrensausführungen und -bedingungen.
  • Die Endwalztemperatur am Fertiggerüst wird vorzugsweise so gewählt, daß sie an der unteren Grenze der Warmverformbarkeit des Stahles knapp über A₃ liegt. Die Endwalztemperatur liegt vorzugsweise zwischen 860 und 1060°C, und insbesondere zwischen 950° und 1000° C. Das Anlassen während des nachfolgenden Abkühlens erfolgt vorzugsweise derart, daß die Oberflächentemperatur der Randzone in dem Zeitraum zwischen der zweiten und sechsten Sekunde der Wärmebehandlung in Abhängigkeit vom Stabdurchmesser nicht mehr als ca. 500°C, vorzugsweise zwischen 400° und 500°C beträgt.
  • An das Warmwalzen und die kontrollierte Wärmebehandlung, nach der bereits Streckgrenzwerte von ca. 900 N/mm² erreicht werden, schließt sich dann die Kaltverformung an. Als Kaltverformen kommt z.B. Tordieren in Frage. Bevorzugt ist jedoch das Recken, da die erhaltene Verformung weitgehend homogen über dem Querschnitt ist. Das Recken wird vorzugsweise mit einem Grad vorgenommen, der in der Spannungs-Dehnungslinie des Ausgangsmaterials etwa dem Bereich (1,01 bis 1,2) × Re, und insbesondere (1,05 bis 1,1) × Re entspricht. Der Reckgrad beträgt deshalb vorzugsweise 0,3 bis 2,0 %, und insbcsondere 0,5 bis 1,5 %.
  • Das Recken kann auf in der Stahlbehandlung an sich übliche Art und Weise erfolgen; Stäbe mit einem Durchmesser von mehr als 15 mm (d s ≧ 15 mm) werden vorzugsweise einzeln gereckt, bei Drähten kann ein kontinuierlicher Reckvorgang, wie er beispielsweise bei Betonstählen üblich ist, vorgenommen werden.
  • An das Recken schließt sich dann der erfindungsgemäße Verfahrensschritt des Anlassens an, um die bei der Kaltverformung erhaltenen Fehlstellungen und Versetzungen zu stabilisieren. Dieses Anlassen erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 420°C, insbesondere von 330 bis 420° C, und ganz bevorzugt im Bereich von 350 bis 380°C. Die Verweilzeit bei Maximaltemperatur beträgt vorzugsweise 5 bis 60 Sekunden, und insbesondere ca. 10 Sekunden. Das Anlassen kann auf hierfür übliche Weise erfolgen, z.B. in thermisch beheizten Öfen, oder auch elektrisch bei konduktiver Stromzuführung; vorzugsweise erfolgt die Erwärmung induktiv, da hiermit besonders kurze Verweilzeiten möglich sind.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auf einfache und wirtschaftliche Weise Baustähle, insbesondere Spannstähle, mit einem sehr hohen Re/Rm-Verhältnis herzustellen; so ist z. B. auch der zeitaufwendige und risikobehaftete Verfahrensschritt einer Effusionsbehandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Erzeugnisse eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften sehr gut für den vorgesehenen Verwendungszweck; sie können eine für den Verwendungszweck übliche Form besitzen und z.B. ausgestaltet sein als Stahlstäbe oder -drähte mit glatter Oberfläche, mit geeigneten Gewinden, Rippen usw., wie sie z.B. in der DE-OS 34 31 008 beschrieben werden. Die Erzeugnisse besitzen eine ausreichende Verformbarkeit, einen hohen R p0,01-Wert (technische Elastizitätsgrenze), eine geringe Relaxation und eine ausreichende Dehnung. Wie ein Vergleich von Beispiel 1 (Verfahren nach der DE-OS 34 31 008) und Beispiel 2 (erfindungsgemäßes Verfahren) zeigt, weist ein nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestelltes Erzeugnis bei einer vergleichbaren Bruchdehnung bessere Werte der Streckgrenze (R e), der Zugfestigkeit (R m) und der Relaxation (T) auf.
  • Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie darauf zu beschränken.
    • Beispiele Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel):
  • Ein Stahl mit der Zusammensetzung (in Gew.%): C 0,68; Si 0,35; Mn 0,66; P 0,021 und S 0,025 wurde als Rippenstahl (Gewindestahl) ausgewalzt und dem Wärmebehandlungsverfahren gemäß der DE-OS 34 31 008 unterzogen. Es wurden folgende Werte erhalten:

    Streckgrenze (R e): 900 N/mm²
    Zugfestigkeit (R m): 1200 N/mm²
    Bruchdehnung (A₁₀): 10,3 %
    Relaxation (T₁₀₀₀): 4 bis 6 % (1000 Stunden;δ i = 0,8×Rm)
    • Beispiel 2 (erfindungsqemäßes Verfahren):
  • Das nach Beispiel 1 erhaltene Verfahrensprodukt wurde anschließend um 0,7 % gereckt, worauf ein Anlassen bei 350°C (10 Sekunden) erfolgte. Es wurden folgende Werte erhalten:

    Streckgrenze (R e): 1100 N/mm²
    Zugfestigkeit (R m): 1250 N/mm²
    Bruchdehnung (A₁₀): 9,8 %
    Relaxation (T₁₀₀₀): <2 % (1000 Stunden; δ i = 0,8×Rm)
    Biegevermögen: 5 × d s (bis 180°, kein Bruch).
  • Die Korrosionswiderstandsfähigkeit des nach Beispiel 2 erhaltenen Produktes besitzt die gleich guten Werte wie sie ein nach Beispiel 1 hergestellter Stahl zeigt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß bei einem kostengünstig erhältlichen Ausgangsmaterial und einfach durchzuführenden Verfahrensschritten (z.B. ohne seperaten Vergütungsschritt), ein Produkt mit verbesserten Werkstoffeigenschaften, insbesondere verbesserter Streckgrenze, Zugfestigkeit und Relaxation, erhalten wird. Von Vorteil ist auch, daß sämtliche erfindungsgemäß erhaltenen Produkte automatisch auf statische Zugbeanspruchbarkeit überprüft sind, da diese ja die Reckbehandlung erfolgreich überstanden haben.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von Walzstahlerzeugnissen, bei dem Stähle mit einem C-Gehalt von 0,50 bis 0,80 Gew.%, einem Si-Gehalt von 0,20 bis 0,60 Gew.%, und einem Mn-Gehalt von 0,30 bis 0,80 Gew.% nach dem Warmwalzen aus der Walzhitze an der Austrittsseite des Fertiggerüstes mittels Kühlung einer Oberflächenabschreckung derart unterzogen werden, daß das Material in einer Randzone unmittelbar und vollständig in Martensit umgewandelt wird, während der in der Kernzone verbliebene Wärmeinhalt während des nachfolgenden Abkühlens ein Anlassen der martensitischen Randzone nicht über den Bereich der Zwischenstufe hinaus bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abkühlen eine Kaltverformung erfolgt, und daran anschließend ein Anlassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kaltverformung ein Recken erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reckgrad 0,3 bis 2 %, insbesondere 0,5 bis 1,5 % beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 420° C, insbesondere von 330° bis 420° C, durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Bereich von 350 bis 380° C liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen mit einer Verweilzeit bei Maximaltemperatur von 5 bis 60 Sekunden, insbesondere von ca. 10 Sekunden, durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen induktiv erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwalztemperatur am Fertiggerüst so gewählt wird, daß sie an der unteren Grenze der Warmverformbarkeit des Stahles knapp über A₃ liegt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwalztemperatur zwischen 860 und 1060° C, insbesondere zwischen 950 und 1000° C liegt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen der martensitischen Randzone derart erfolgt, daß die Oberflächentemperatur der Randzone in dem Zeitraum zwischen der zweiten und sechsten Sekunde der Wärmebehandlung in Abhängigkeit von Stabdurchmesser nicht mehr als ca. 500°C, vorzugsweise zwischen 400 und 500°C, beträgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle bis zu 0,8 Gew.% Chrom, bis zu 0,5 Gew.% Kupfer, bis zu 0,15 Gew.% Vanadin, bis zu 0,06 Gew.% Niob, bis zu 0,03 Gew.% Phosphor, bis zu 0,03 Gew.% Schwefel, Spuren von Titan und/oder Spuren von Bor, und/oder Nickel in einer Menge, daß die Summe von Chrom und Nickel bis zu 0,8 Gew.% beträgt, enthalten können.
12. Das in den Beispielen beschriebene Verfahren nach Anspruch 1.
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