WO2008058410A1 - Method for the continuous production of steel wire or bar - Google Patents

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WO2008058410A1
WO2008058410A1 PCT/CH2007/000558 CH2007000558W WO2008058410A1 WO 2008058410 A1 WO2008058410 A1 WO 2008058410A1 CH 2007000558 W CH2007000558 W CH 2007000558W WO 2008058410 A1 WO2008058410 A1 WO 2008058410A1
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steel
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Lotfi Chabbi
Ulrich Urlau
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Swiss Steel Ag
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    • C21METALLURGY OF IRON
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    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
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    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten

Definitions

  • the invention relates to a method for the continuous production of wire or bar steel.
  • a) first, a first hot working by rolling is carried out at a temperature between Ac 3 + 100 0 C and Ac 3 , the Automatumformgrad is at least 50%; b) then the rolling stock is cooled to a temperature between Ar 3 + 10O 0 C and Ar 3 and a second hot working carried out, the Bacumformgrad is at least 20%;
  • the rolling stock is placed in an oven with a temperature between Ac-] and Ac-I - 100 0 C and held there for at least 30 minutes, then to be cooled to room temperature.
  • the above method is characterized in that the final forming always takes place in the two-phase region and that reheating or, at best, holding at the final rolling temperature is always necessary after final shaping.
  • the transition to the heat retention temperature is therefore not effected by the cooling process (compare transition from (6) to (7) in FIG. 2 of CN 1088265 A).
  • the object of the invention is to provide an improved process for the continuous production of rod or wire steel, which permits a good control of the properties of the process products and at the same time simplifies the process control.
  • the process according to the invention comprises the following process stages:
  • the rolling stock is cooled below the recrystallization temperature and then a final deformation at a
  • Temperature is carried out in the region of the non-recrystallized austenite, wherein the cooling is carried out in such a way that possible grain growth of the austenite is prevented in the rolling stock before the final shaping and the total degree of deformation in the final deformation amounts to at least 30%;
  • the rolling stock is cooled without reheating to a predetermined holding temperature by the Ar ⁇ temperature and left for a predetermined holding time at the said warming temperature.
  • the method according to the invention requires only two instead of three forming steps. This first of all ensures that only one controlled intermediate cooling is required instead of two such cooling operations between the forming steps. This simplifies the process and the required facility. Moreover, in the process according to the invention, the transition to the holding temperature takes place directly in the course of the cooling process. Reheating to the holding temperature is therefore not required, which not only simplifies the process, but also allows energy savings.
  • the method according to the invention is suitable on the one hand for steels with a comparatively low proportion by weight of 0.02 to 0.2% carbon and up to 0.25% molybdenum and up to 0.008% boron; On the other hand, it is also suitable for steels with a medium to high weight content of 0.2 to 0.65% carbon and 0.25 to 0.50% molybdenum and up to 1.7% chromium.
  • the holding temperature must be selected as explained below.
  • the steel has a weight fraction of 0.02 to 0.2% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.0% manganese, up to 0.025% phosphorus, up to 0.004% sulfur, up to 0.25% molybdenum, bis to 0.1% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.008% boron, up to 0.2% nickel and up to 0.1% vanadium, the heat hold temperature being substantially at Ar 1 6 .
  • the steel has a weight fraction of 0.2 to 0.65% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.0% manganese, up to 0.035% phosphorus, up to 0.004% sulfur,
  • Ar 1 15 and Ar 1 6 denote in a known manner the beginning (upper index “b") and the end (upper index “e") of the austenite-perlite transformation in the cooling direction (where “r” stands for “refroidari” ).
  • the final deformation is carried out at a temperature above Ar 3 .
  • the final transformation is carried out at most Ar 3 + 6O 0 C.
  • the final deformation is carried out at a temperature just below Ar 3 .
  • the final deformation is carried out at a temperature in the range of A ⁇ to Ar 3 , wherein the Endumformtemperatur 690 0 C does not fall below. This allows a further shortening of the required holding time to about one-eighth of the known rolling process.
  • Fig. 1 shows an apparatus for the continuous production of wire or
  • Fig. 2 is a temperature-time profile for a rolling process according to the prior art
  • 3 shows a temperature-time profile for a first embodiment of the rolling method according to the invention
  • Fig. 5 structure of quenched samples after the last stitch as a function of the final rolling temperature (steel C).
  • the rolling apparatus shown in Fig. 1 has not shown driving means for a steel strand 2, which convey it in a direction of advance V through the device.
  • driving means for a steel strand 2 which convey it in a direction of advance V through the device.
  • certain assemblies of the rolling apparatus are used only for certain final dimensions, or depending on the final dimension, a certain function is taken over by one or the other assembly. First, however, the rolling process will be described generally.
  • the steel strand passes through a first cooling device 8 (for bar steel) or 8a (for wire), by means of which it is cooled below the recrystallization temperature. Thereafter, the steel strand passes into a second hot working device 10 (for bar steel) or 10a (for wire), where a final reforming is carried out at a temperature in the region of the non-recrystallized austenite. Finally, the beam strand is optionally supplied to a wire station 14 or to a bar station 16. These stations are equipped with second cooling devices 18 (for wire) and 20 (for bar steel) as well as with unheated holding devices for the cut-to-length rolled product in the form of wire rings or rods.
  • the first hot rolling device 6 is formed by a first stand group 22.
  • the first cooling device 8 is a direct water cooling system 24 in the area of the first stand group 22.
  • a waiting loop 26 with continuous cooling 28 is used as the first cooling device 8. If necessary, both cooling variants can be used.
  • the second hot rolling apparatus 10 may be formed by a downstream second stand group 30 as in the arrangement shown here. Subsequently, the rolling stock reaches the bar station 16, which as mentioned includes a second cooling device 20.
  • the first hot rolling device 6 comprises the first stand group 22 and the second stand group 30.
  • the first cooling device 8a is configured as a downstream waiting loop 32, which advantageously comprises a water cooling 34.
  • the second hot rolling apparatus 10 a is formed by a downstream third skeleton group 36. Subsequently, the rolling stock reaches the wire station 14, which includes a second cooling device 18 as mentioned.
  • FIG. 2 to 4 show on the basis of the relevant temperature-time profiles a comparison between a previously known rolling process (FIG. 2) and two variants of the process according to the invention (FIGS. 3 and 4).
  • FIG. 2 of the steel strand is initially heated to about 1,150 0 C. Thereafter, a hot working is carried out by rolling at a temperature above 950 0 C, which is above the recrystallization temperature. In the example shown this is done by 6 stitches. Subsequently, the rolling stock, depending on the final dimension or rolling station, within 5 to
  • the product thus obtained is not suitable for cold processing, but it requires a heat treatment lasting several hours. For example, the product must be reheated to a temperature of 680 to 720 ° C. and typically held at that temperature for about 14 hours. The product treated in this way can finally be cooled to room temperature and is then available for cold further processing.
  • first a first hot working is carried out above the recrystallization temperature, wherein the degree of deformation in this process step is at least 60%.
  • the rolling stock is - unlike in the previously described method of Fig. 2 - initially cooled below the recrystallization temperature and then made a final deformation at a temperature in the region of the non-recrystallized austenite.
  • the total degree of deformation in the final forming is at least 30% and is accomplished in the examples shown by two stitches. It is essential that the cooling below the recrystallization temperature is carried out in such a way that no grain growth of the austenite takes place in the rolling stock before the final shaping.
  • the final forming takes place at a temperature which is above Ar 3 ; in the variant of Fig. 4, the final rolling temperature is even lower and is just below Ar 3 in the range between Ar ⁇ and Ar 3 .
  • the final forming could Depending on the rolling station, dimension or rolling speed cause re-heating of the rolling stock. This circumstance must be taken into account, ie it is necessary to avoid that the temperature temporarily rises again above the desired final rolling temperature.
  • the rolling stock is substantially on the Ar 1
  • the keep-warm time is determined in preliminary tests. It is chosen so that the properties of the products after cooling to room temperature are comparable to those after conventional rolling and additional heat treatment. This ensures that the product is cold processed without further heat treatment.
  • the WaIz device must be dimensioned or set up accordingly.
  • the controlled cooling processes are realized by means of water cooling and possibly by means of waiting loops.
  • different numbers and positions of the rolling stands are selected depending on the type and dimension of the product to be produced (ie wire steel, steel bars) different numbers and positions of the rolling stands are selected. Keeping warm takes place - also depending on the type of product - in suitable holding facilities.
  • a steel with the chemical composition "A" according to Table 1 was heated to 1'150 0 C and then rolled in 6 passes, the initial diameter was 38 mm and the final diameter 17.2 mm. This matches with a total degree of deformation of 80%.
  • the final rolling temperature at about 980 0 C. was Ansch read send the rolled stock has been s (depending on the rolling station) cooled within 6 seconds at 820-960 0 C and then at a cooling rate of 0.3 to 1.9 ° C / room temperature. The product thus obtained was then subjected to a heat treatment at 680 ° C. for 4 hours.
  • a steel having the same composition as in Comparative Example 1 was heated to 1'15O 0 C and then rolled into 4 stitches, wherein the initial diameter of 38 mm and the final diameter was 23.8 mm. This corresponds to a total degree of deformation at the first hot deformation of 60%. The temperature was after the 4th stitch at about 1O20 ° C. Subsequently, the
  • a steel having the same composition as in Comparative Example 1 was heated to 1'15O 0 C and then rolled into 4 stitches, wherein the initial diameter of 38 mm and the final diameter was 23.8 mm. It was the
  • a steel having the chemical composition according to "C" in Table 1 was heated to 1,150 0 C and then rolled in 6 passes, wherein the initial diameter was 17.2 mm and the final diameter of 38 mm. This corresponds to a Monumformgrad of 80%. The final rolling temperature was approx.
  • a steel having the same composition as in Comparative Example 2 was heated to 1,150 0 C and then rolled into 4 stitches, wherein the initial diameter of 38 mm and the final diameter was 23.8 mm. This matches with a total degree of deformation at the first hot deformation of 60%.
  • the temperature was after the 4th stitch at about 1'020 ° C.
  • the rolling stock was then rolled within 13 seconds in another 2 passes from 23.8 to 17.2 mm. This corresponds to a total conversion rate of 47% for the final forming.
  • the final rolling temperature 800 0 C, which is above Ar 3 was.
  • the rolling stock was cooled to 680 0 C within 6 seconds, which was between Ar
  • a steel having the same composition as in Comparative Example 2 was heated to 1,150 0 C and then rolled into 4 stitches, wherein the initial diameter of 38 mm and the final diameter was 23.8 mm.
  • the temperature was after the 4th stitch at about 1'020 0 C.
  • the mixture was then rolled WaIz- the well after an intensive cooling within 13 seconds in a further 2 stitches of 23.8 to 17.2 mm.
  • the final rolling temperature was 690 0 C, which is below Ar 3 . After the last stitch, the rolling stock was within
  • Fig. 5 shows the structure of quenched samples after the last pass as a function of the final rolling temperature. It can be seen that the final forming took place in metastable austenite in Comparative Example 2 (see Fig. 5a) and in Example 3 (see Fig. 5b) , In contrast, this was done in Example 4 (see Fig. 5c) in the ( ⁇ - ⁇ ) -Zweiphasen receptor.

Abstract

The invention relates to a method for the continuous production of steel wire or bar, wherein a first hot-forming is carried out by rolling at a temperature above the recrystallization temperature, and wherein the overall degree of forming during the first hot-forming is at least 60%. Next, the rolled steel is cooled to below the recrystallization temperature, and then a final forming takes place at a temperature in the range of the non-recrystallized austenite. The cooldown is carried out in a manner that inhibits a potential growth of grains in the austenite rolled steel before the final forming. The overall degree of forming during the final forming is at least 30%. Finally, the rolled steel is cooled down to a predetermined heat holding temperature at the Ar1 temperature and left at said temperature for a predetermined heat holding time.

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Draht- oder Stabstahl Process for the continuous production of wire or bar steel
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Draht- oder Stabstahl.The invention relates to a method for the continuous production of wire or bar steel.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Herstellung von Draht- und Stabstählen besteht ein fortwährendes Bedürfnis nach verbesserten Prozessen, welche insbesondere bezüglich Kosten, Logistik aber auch bezüglich der Eigenschaften der Erzeugnisse optimiert sind.In the production of wire and bar steels there is a continuing need for improved processes, which are optimized in particular in terms of cost, logistics but also with respect to the properties of the products.
Ein wichtiger Ansatz für die Prozessoptimierung liegt in der Verkürzung des Produktionsverfahrens, welche sich zum Beispiel durch Einsparung von Wärmebehandlungen erreichen lässt {siehe Ball, J. et al., "Prozessverkürzung durch Ein- sparung von Wärmebehandlungen bei der Herstellung von Draht und Stab", Stahl und Eisen 11(1997) Nr. 4, S. 59 - 67). Insbesondere wurde gezeigt, dass durch temperaturkontrolliertes Walzen bei bestimmten Stählen die Wärmebehandlung zur GKZ-Glühung eingespart werden kann oder ein qualitativ besseres Glühgefüge erhältlich ist, und dass bei gewissen Stählen die Vergütungsbehand- lung entfallen kann (siehe Ball, loc. cit).An important approach to process optimization is to shorten the production process, which can be achieved by, for example, saving heat treatment (see Ball, J. et al., "Process Reduction by Saving Heat Treatments in the Production of Wire and Rod"). Stahl and Eisen 11 (1997) No. 4, pp. 59-67). In particular, it has been shown that temperature-controlled rolling in certain steels can save the heat treatment for GKZ annealing or that a better quality annealing structure is available, and that the tempering treatment can be omitted for certain steels (see Ball, loc. Cit).
In der CN 1088265 A ist ein gattungsgemässes Verfahren beschrieben, bei dem Stähle mit einem mittelhohen Kohlenstoffgehalt von 0.26 bis 0.5 Gew.-% wie folgt verarbeitet werden:In CN 1088265 A a generic method is described in which steels with a medium high carbon content of 0.26 to 0.5 wt .-% are processed as follows:
a) zunächst wird eine erste Warmumformung durch Walzen bei einer Temperatur zwischen Ac3 + 1000C und Ac3 durchgeführt, wobei der Gesamtumformgrad mindestens 50% beträgt; b) danach wird das Walzgut auf eine Temperatur zwischen Ar3 + 10O0C und Ar3 abgekühlt und eine zweite Warmumformung durchgeführt, wobei der Gesamtumformgrad mindestens 20% beträgt;a) first, a first hot working by rolling is carried out at a temperature between Ac 3 + 100 0 C and Ac 3 , the Gesamtumformgrad is at least 50%; b) then the rolling stock is cooled to a temperature between Ar 3 + 10O 0 C and Ar 3 and a second hot working carried out, the Gesamtumformgrad is at least 20%;
c) danach wird das Walzgut auf eine Temperatur zwischen Ar3 und Ar-j abgekühlt und eine dritte Warmumformung auf die Endabmessung durchgeführt, wobei der Gesamtumformgrad mindestens 25% beträgt;c) thereafter the rolling stock is cooled to a temperature between Ar 3 and Ar-j and a third hot working is carried out to the final dimension, the total degree of deformation being at least 25%;
d) schliessiich wird das Walzgut in einen Ofen mit einer Temperatur zwischen Ac-] und Ac-I - 1000C gebracht und dort mindestens 30 Minuten gehalten, um danach auf Raumtemperatur abgekühlt zu werden.d) Finally, the rolling stock is placed in an oven with a temperature between Ac-] and Ac-I - 100 0 C and held there for at least 30 minutes, then to be cooled to room temperature.
Das obige Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Endumformung immer im Zweiphasengebiet erfolgt und dass nach der Endumformung stets eine Wiedererwärmung oder bestenfalls ein Halten bei der Endwalztemperatur nötig ist. Der Übergang zur Warmehaltetemperatur erfolgt also nicht durch den Ab- kühlprozess (vgl. Übergang von (6) nach (7) in Fig. 2 von CN 1088265 A).The above method is characterized in that the final forming always takes place in the two-phase region and that reheating or, at best, holding at the final rolling temperature is always necessary after final shaping. The transition to the heat retention temperature is therefore not effected by the cooling process (compare transition from (6) to (7) in FIG. 2 of CN 1088265 A).
Darstellung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stab- oder Drahtstahl anzugeben, welches eine gute Kontrolle der Eigenschaften der Verfahrenserzeugnisse erlaubt und gleichzeitig die Prozessführung vereinfacht.DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the invention is to provide an improved process for the continuous production of rod or wire steel, which permits a good control of the properties of the process products and at the same time simplifies the process control.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 definierte Verfahren.This object is achieved by the method defined in claim 1.
Das erfindungsgemässe Verfahren beinhaltet die folgenden Verfahrensstufen:The process according to the invention comprises the following process stages:
a) in einem ersten Verfahrensschritt wird ein Stahl mit einem Gewichtsanteil von 0.02 bis 0.65% Kohlenstoff und bis zu 0.15% Silizium, 0.25 bis zu 1.5% Mangan, bis zu 0.035% Phosphor, bis zu 0.004% Schwefel, bis zu 0.5% Molybdän, bis zu 1.7% Chrom, bis zu 0.25% Kupfer, bis zu 0.008% Bor, bis zu 0.2% Nickel und bis zu 0.25% Vanadium sowie weiteren stahlüblichen Beimengungen auf 1 O50 bis 1'2000C erhitzt, anschliessend wird eine erste Warmumformung durch Walzen bei einer Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur durchgeführt, wobei der Gesamtumformgrad bei der ersten Warmumformung mindestens 60% beträgt;a) in a first process step, a steel with a weight fraction of 0.02 to 0.65% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.5% Manganese, up to 0.035% phosphorus, up to 0.004% sulfur, up to 0.5% molybdenum, up to 1.7% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.008% boron, up to 0.2% nickel and up to 0.25% vanadium as well further admixtures usually contained in steel to 1 O50 to 1,200 0 C heated, then a first hot deformation by rolling at a temperature above the recrystallization is carried out, wherein the cumulative reduction ratio is in the first hot working at least 60%;
b) in einem zweiten Verfahrensschritt wird das Walzgut unterhalb die Rekristal- lisationstemperatur abgekühlt und danach eine Endumformung bei einerb) in a second process step, the rolling stock is cooled below the recrystallization temperature and then a final deformation at a
Temperatur im Bereich des nicht-rekristallisierten Austenits vorgenommen, wobei das Abkühlen derart durchgeführt wird, dass im Walzgut vor der Endumformung ein mögliches Kornwachstum des Austenits verhindert wird und wobei der Gesamtumformgrad bei der Endumformung mindestens 30% be- trägt; undTemperature is carried out in the region of the non-recrystallized austenite, wherein the cooling is carried out in such a way that possible grain growth of the austenite is prevented in the rolling stock before the final shaping and the total degree of deformation in the final deformation amounts to at least 30%; and
c) in einem dritten Verfahrensschritt wird das Walzgut ohne Wiedererwärmung bis zu einer vorbestimmten Warmhaltetemperatur um die Ar^ Temperatur abgekühlt und während einer vorbestimmten Warmhaltezeit bei der besag- ten Warmhaltetemperatur belassen.c) in a third process step, the rolling stock is cooled without reheating to a predetermined holding temperature by the Ar ^ temperature and left for a predetermined holding time at the said warming temperature.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Erzeugnisse nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur für eine weitere Kaltverarbeitung ohne Glühung geeignet sind. Anders als bei den herkömmlichen Verfahren ist es also nicht erforderlich, den erzeugten Drahtoder Stabstahl wieder aufzuwärmen. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass die im dritten Verfahrensschritt des erfindungsgemässen Verfahrens aufzubringende Warmhaltezeit deutlich kürzer ist als die Dauer der nachträglichen Wärmebehandlung bei den herkömmlichen Verfahren. Im Ergebnis ist somit die Prozessdauer und die Prozesskette beim erfindungsgemässen Verfahren deutlich kürzer als bei den herkömmlichen Verfahren. - A -Surprisingly, it has been found that the products produced by the process according to the invention after cooling to room temperature are suitable for further cold processing without annealing. Unlike the conventional methods, it is therefore not necessary to reheat the wire or bar steel produced. In addition, it has been found that the heat retention time to be applied in the third method step of the method according to the invention is significantly shorter than the duration of the subsequent heat treatment in the case of the conventional methods. As a result, the process duration and the process chain in the process according to the invention are thus significantly shorter than in the conventional processes. - A -
Im Gegensatz zu dem in CN 1088265 A beschriebenen Verfahren sind beim er- findungsgemässen Verfahren nur zwei statt drei Umformschritte erforderlich. Damit wird zunächst einmal erreicht, dass zwischen den Umformschritten nur eine einzige kontrollierte Zwischenkühlung statt zwei solcher Kühlungen benötigt wird. Dies vereinfacht das Verfahren und die dazu erforderliche Anlage. Darüber hinaus erfolgt beim erfindungsgemässen Verfahren der Übergang zur Warmhaltetemperatur direkt im Zuge des Abkühlprozesses. Eine Wiedererwärmung auf die Warmhaltetemperatur ist deshalb nicht erforderlich, was nicht nur eine Vereinfachung des Prozesses, sondern auch eine Energieeinsparung erlaubt.In contrast to the method described in CN 1088265 A, the method according to the invention requires only two instead of three forming steps. This first of all ensures that only one controlled intermediate cooling is required instead of two such cooling operations between the forming steps. This simplifies the process and the required facility. Moreover, in the process according to the invention, the transition to the holding temperature takes place directly in the course of the cooling process. Reheating to the holding temperature is therefore not required, which not only simplifies the process, but also allows energy savings.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Preferred embodiments of the method are defined in the dependent claims.
Insbesondere ist das erfindungsgemässe Verfahren einerseits für Stähle mit ei- nen vergleichsweise niedrigen Gewichtsanteil von 0.02 bis 0.2% Kohlenstoff sowie bis zu 0.25% Molybdän und bis zu 0.008% Bor geeignet; andererseits ist es aber auch für Stähle mit einem mittleren bis hohen Gewichtsanteil von 0.2 bis 0.65% Kohlenstoff sowie 0.25 bis 0.50% Molybdän und bis zu 1.7% Chrom geeignet. Dabei ist die Warmhaltetemperatur wie nachfolgend erläutert zu wählen.In particular, the method according to the invention is suitable on the one hand for steels with a comparatively low proportion by weight of 0.02 to 0.2% carbon and up to 0.25% molybdenum and up to 0.008% boron; On the other hand, it is also suitable for steels with a medium to high weight content of 0.2 to 0.65% carbon and 0.25 to 0.50% molybdenum and up to 1.7% chromium. The holding temperature must be selected as explained below.
Beim bevorzugten Verfahren nach Anspruch 2 weist der Stahl einen Gewichtsanteil von 0.02 bis 0.2% Kohlenstoff und bis zu 0.15% Silizium, 0.25 bis zu 1.0% Mangan, bis zu 0.025% Phosphor, bis zu 0.004% Schwefel, bis zu 0.25% Molybdän, bis zu 0.1% Chrom, bis zu 0.25% Kupfer, bis zu 0.008% Bor, bis zu 0.2% Nickel und bis zu 0.1 % Vanadium auf, wobei die Warmhaltetemperatur im Wesentlichen bei Ar1 6 liegt.In the preferred process of claim 2, the steel has a weight fraction of 0.02 to 0.2% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.0% manganese, up to 0.025% phosphorus, up to 0.004% sulfur, up to 0.25% molybdenum, bis to 0.1% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.008% boron, up to 0.2% nickel and up to 0.1% vanadium, the heat hold temperature being substantially at Ar 1 6 .
Demgegenüber weist der Stahl beim bevorzugten Verfahren nach Anspruch 3 einen Gewichtsanteil von 0.2 bis 0.65% Kohlenstoff und bis zu 0.15% Silizium, 0.25 bis zu 1.0% Mangan, bis zu 0.035% Phosphor, bis zu 0.004% Schwefel,In contrast, in the preferred process according to claim 3, the steel has a weight fraction of 0.2 to 0.65% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.0% manganese, up to 0.035% phosphorus, up to 0.004% sulfur,
0.25 bis zu 0.50% Molybdän, bis zu 1.7% Chrom, bis zu 0.25% Kupfer, bis zu 0.2% Nickel und bis zu 0.1% Vanadium auf, wobei die Warmhaltetemperatur im Wesentlichen im Bereich von Ar1 13 bis Ar-| e liegt.0.25 to 0.50% molybdenum, up to 1.7% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.2% nickel and up to 0.1% vanadium, wherein the holding temperature substantially in the range of Ar 1 13 to Ar | e lies.
Dabei bezeichnen Ar1 15 und Ar1 6 in bekannter Weise den Beginn (oberer Index "b") bzw. das Ende (oberer Index "e") der Austenit-Perlit-Umwandlung in Abkühlungsrichtung (wobei "r" für "refroidissement" steht).Here, Ar 1 15 and Ar 1 6 denote in a known manner the beginning (upper index "b") and the end (upper index "e") of the austenite-perlite transformation in the cooling direction (where "r" stands for "refroidissement" ).
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird die Endumformung bei einer Temperatur oberhalb von Ar3 durchgeführt. Insbesondere wird gemäss Anspruch 4 die Endumformung bei höchstens Ar3 + 6O0C durchgeführt. Dadurch lässt sich die erforderliche Warmhaltezeit im Vergleich zu den bekannten Walzverfahren auf ungefähr die Hälfte senken.According to a preferred embodiment, the final deformation is carried out at a temperature above Ar 3 . In particular, according to claim 4, the final transformation is carried out at most Ar 3 + 6O 0 C. As a result, the required holding time can be reduced to about half compared to the known rolling process.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform wird die Endumformung bei einer Tem- peratur knapp unterhalb von Ar3 durchgeführt. Insbesondere wird gemäss Anspruch 5 die Endumformung bei einer Temperatur im Bereich von Aη bis Ar3 durchgeführt, wobei die Endumformtemperatur 6900C nicht unterschreitet. Dies erlaubt eine weitere Verkürzung der erforderlichen Warmhaltezeit auf bis zu ungefähr ein Achtel gegenüber den bekannten Walzverfahren.According to a further embodiment, the final deformation is carried out at a temperature just below Ar 3 . In particular, according to claim 5, the final deformation is carried out at a temperature in the range of Aη to Ar 3 , wherein the Endumformtemperatur 690 0 C does not fall below. This allows a further shortening of the required holding time to about one-eighth of the known rolling process.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:Exemplary embodiments of the invention will be described in greater detail below with reference to the drawings, in which:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Draht- oderFig. 1 shows an apparatus for the continuous production of wire or
Stabstahl, in schematischer Darstellung, in Draufsicht;Bar steel, in a schematic representation, in plan view;
Fig. 2 ein Temperatur-Zeit-Profil für ein Walzverfahren nach dem Stand der Technik; Fig. 3 ein Temperatur-Zeit-Profil für eine erste Ausführungsform des er- findungsgemässen Walzverfahrens;Fig. 2 is a temperature-time profile for a rolling process according to the prior art; 3 shows a temperature-time profile for a first embodiment of the rolling method according to the invention;
Fig. 4 ein Temperatur-Zeit-Profil für eine zweite Ausführungsform des er- findungsgemässen Walzverfahrens; und4 shows a temperature-time profile for a second embodiment of the rolling method according to the invention; and
Fig. 5 Gefüge abgeschreckter Proben nach dem letzten Stich in Abhängigkeit von der Endwalztemperatur (Stahl C).Fig. 5 structure of quenched samples after the last stitch as a function of the final rolling temperature (steel C).
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
Die in der Fig. 1 gezeigte Walzvorrichtung weist nicht näher dargestellte Vortriebsmittel für einen Stahlstrang 2 auf, welche diesen in einer Vortriebsrichtung V durch die Vorrichtung hindurch befördern. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kommen gewisse Baugruppen der Walzvorrichtung nur für gewisse Endabmessungen zum Einsatz, bzw. je nach Endabmessung wird eine gewisse Funktion von der einen oder der anderen Baugruppe übernommen. Zunächst wird jedoch der Walzvorgang allgemein beschrieben.The rolling apparatus shown in Fig. 1 has not shown driving means for a steel strand 2, which convey it in a direction of advance V through the device. As will be explained in more detail below, certain assemblies of the rolling apparatus are used only for certain final dimensions, or depending on the final dimension, a certain function is taken over by one or the other assembly. First, however, the rolling process will be described generally.
Ausgehend von einem Ofen 4 mit einer Temperatur von 1O50 bis 1'2000C ge- langt der Stahlstrang 2 zu einer ersten Warmverformungsvorrichtung 6, wo eine erste Warmumformung durch Walzen bei einer Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur stattfindet. Je nach Endabmessung erfolgt die erste Warmverformung durch sechs bis zwanzig Stiche bei einer Temperatur oberhalb von 9500C.Starting overall of an oven 4 with a temperature of from 1O50 to 1,200 0 C reaches the steel strand 2 to a first hot deformation device 6, where a first hot deformation by rolling at a temperature above the recrystallization takes place. Depending on the final dimension of the first hot deformation is carried out by six to twenty stitches at a temperature above 950 0 C.
Anschliessend durchläuft der Stahlstrang eine erste Kühlvorrichtung 8 (für Stabstahl) bzw. 8a (für Draht), mittels welcher er unter die Rekristallisationstemperatur abgekühlt wird. Danach gelangt der Stahlstrang in eine zweite Warmverformungsvorrichtung 10 (für Stabstahl) bzw. 10a (für Draht), wo eine Endumfor- mung bei einer Temperatur im Bereich des nicht-rekristallisierten Austenits vorgenommen wird. Schliesslich wird der Strahlstrang wahlweise zu einer Drahtstation 14 oder zu einer Stabstation 16 zugeführt. Diese Stationen sind mit zweiten Kühlvorrichtungen 18 (für Draht) bzw. 20 (für Stabstahl) sowie mit nicht näher dargestellten Warmhaltevorrichtungen für das abgelängte Walzerzeugnis in Form von Draht- ringen oder von Stäben ausgestattet.Subsequently, the steel strand passes through a first cooling device 8 (for bar steel) or 8a (for wire), by means of which it is cooled below the recrystallization temperature. Thereafter, the steel strand passes into a second hot working device 10 (for bar steel) or 10a (for wire), where a final reforming is carried out at a temperature in the region of the non-recrystallized austenite. Finally, the beam strand is optionally supplied to a wire station 14 or to a bar station 16. These stations are equipped with second cooling devices 18 (for wire) and 20 (for bar steel) as well as with unheated holding devices for the cut-to-length rolled product in the form of wire rings or rods.
Bei der Herstellung von Stabstahl wird die erste Warmwalzvorrichtung 6 durch eine erste Gerüstgruppe 22 gebildet. Im Falle von vergleichsweise dickem Stabstahl dient als erste Kühlvorrichtung 8 eine direkte Wasserkühlung 24 im Bereich der ersten Gerüstgruppe 22. Für vergleichsweise dünnen Stabstahl wird als erste Kühlvorrichtung 8 eine Warteschlaufe 26 mit Durchlaufkühlung 28 eingesetzt. Erforderlichenfalls können auch beide Kühlvarianten zum Einsatz kommen. Die zweite Warmwalzvorrichtung 10 kann wie bei der hier gezeigten Anordnung durch eine nachgeordnete zweite Gerüstgruppe 30 gebildet sein. Anschliessend gelangt der Walzgutstrang zur Stabstation 16, welche wie erwähnt eine zweite Kühlvorrichtung 20 beinhaltet.In the production of bar steel, the first hot rolling device 6 is formed by a first stand group 22. In the case of a comparatively thick steel bar, the first cooling device 8 is a direct water cooling system 24 in the area of the first stand group 22. For comparatively thin bar steel, a waiting loop 26 with continuous cooling 28 is used as the first cooling device 8. If necessary, both cooling variants can be used. The second hot rolling apparatus 10 may be formed by a downstream second stand group 30 as in the arrangement shown here. Subsequently, the rolling stock reaches the bar station 16, which as mentioned includes a second cooling device 20.
Bei der Herstellung von Draht mit einem Durchmesser von beispielsweise bis zu 22 mm umfasst die erste Warmwalzvorrichtung 6 die erste Gerüstgruppe 22 und die zweite Gerüstgruppe 30. Die erste Kühlvorrichtung 8a ist dabei als nachgeordnete Warteschlaufe 32 ausgestaltet, die vorteilhafterweise eine Wasserkühlung 34 umfasst. Die zweite Warmwalzvorrichtung 10a wird durch eine nachgeordnete dritte Gerüstgruppe 36 gebildet. Anschliessend gelangt der Walzgutstrang zur Drahtstation 14, welche wie erwähnt eine zweite Kühlvorrichtung 18 beinhaltet.In the production of wire with a diameter of, for example, up to 22 mm, the first hot rolling device 6 comprises the first stand group 22 and the second stand group 30. The first cooling device 8a is configured as a downstream waiting loop 32, which advantageously comprises a water cooling 34. The second hot rolling apparatus 10 a is formed by a downstream third skeleton group 36. Subsequently, the rolling stock reaches the wire station 14, which includes a second cooling device 18 as mentioned.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen anhand der massgeblichen Temperatur-Zeitprofile einen Vergleich zwischen einem vorbekannten Walzverfahren (Fig. 2) und zwei Varianten des erfindungsgemässen Verfahrens (Fig. 3 und 4). Beim vorbekannten Verfahren gemäss Fig. 2 wird der Stahlstrang zunächst auf rund 1'1500C erhitzt. Danach wird eine Warmumformung durch Walzen bei einer Temperatur oberhalb 9500C durchgeführt, was oberhalb der Rekristallisationstemperatur liegt. Im gezeigten Beispiel erfolgt dies durch 6 Stiche. Anschliessend wird das Walzgut, je nach Endabmessung bzw. Walzstation, innerhalb von 5 bis2 to 4 show on the basis of the relevant temperature-time profiles a comparison between a previously known rolling process (FIG. 2) and two variants of the process according to the invention (FIGS. 3 and 4). When prior art process according to FIG. 2 of the steel strand is initially heated to about 1,150 0 C. Thereafter, a hot working is carried out by rolling at a temperature above 950 0 C, which is above the recrystallization temperature. In the example shown this is done by 6 stitches. Subsequently, the rolling stock, depending on the final dimension or rolling station, within 5 to
10 s auf 820 bis 9200C und dann mit einer Abkühlrate von 0.3 bis 1.9°C/s auf Raumtemperatur abgekühlt. Das so gewonnene Erzeugnis eignet sich nicht für die kalte Weiterverarbeitung, sondern es ist hierfür eine mehrstündige Wärmebehandlung erforderlich. Beispielsweise muss das Erzeugnis wieder auf eine Temperatur von 680 bis 7200C aufgeheizt werden und typischerweise etwa 14 Stunden bei dieser Temperatur gehalten werden. Das derart nachbehandelte Erzeugnis kann schliesslich auf Raumtemperatur abgekühlt werden und steht danach für die kalte Weiterverarbeitung zur Verfügung.10 s to 820 to 920 0 C and then cooled to room temperature with a cooling rate of 0.3 to 1.9 ° C / s. The product thus obtained is not suitable for cold processing, but it requires a heat treatment lasting several hours. For example, the product must be reheated to a temperature of 680 to 720 ° C. and typically held at that temperature for about 14 hours. The product treated in this way can finally be cooled to room temperature and is then available for cold further processing.
Bei den Verfahren der Fig. 3 und 4 wird zunächst eine erste Warmumformung oberhalb der Rekristallisationstemperatur durchgeführt, wobei der Umformgrad in diesem Verfahrensschritt mindestens 60% beträgt. Anschliessend wird das Walzgut jedoch - anders als im zuvor geschilderten Verfahren der Fig. 2 - zunächst unterhalb die Rekristallisationstemperatur abgekühlt und danach eine Endumformung bei einer Temperatur im Bereich des nicht-rekristallisierten Austenits vorgenommen. Der Gesamtumformgrad bei der Endumformung beträgt mindestens 30% und wird in den gezeigten Beispielen durch zwei Stiche bewerkstelligt. Wesentlich ist, dass die Abkühlung unterhalb die Rekristallisati- onstemperatur derart durchgeführt wird, dass im Walzgut vor der Endumformung kein Kornwachstum des Austenits stattfindet.In the methods of FIGS. 3 and 4, first a first hot working is carried out above the recrystallization temperature, wherein the degree of deformation in this process step is at least 60%. Subsequently, however, the rolling stock is - unlike in the previously described method of Fig. 2 - initially cooled below the recrystallization temperature and then made a final deformation at a temperature in the region of the non-recrystallized austenite. The total degree of deformation in the final forming is at least 30% and is accomplished in the examples shown by two stitches. It is essential that the cooling below the recrystallization temperature is carried out in such a way that no grain growth of the austenite takes place in the rolling stock before the final shaping.
Bei der Variante von Fig. 3 erfolgt die Endumformung bei einer Temperatur, die oberhalb von Ar3 liegt; bei der Variante von Fig. 4 ist die Endwalztemperatur noch niedriger und liegt knapp unterhalb von Ar3 im Bereich zwischen Ar-^ und Ar3. Wie in den Fig. 3 und 4 schematisch angedeutet, könnte die Endumformung je nach Walzstation, Abmessung bzw. Walzgeschwindigkeit eine Wiedererwärmung des Walzgutes bewirken. Dieser Umstand muss berücksichtigt werden, d.h. es gilt zu vermeiden, dass die Temperatur vorübergehend wieder über die gewünschte Endwalztemperatur ansteigt.In the variant of Figure 3, the final forming takes place at a temperature which is above Ar 3 ; in the variant of Fig. 4, the final rolling temperature is even lower and is just below Ar 3 in the range between Ar ^ and Ar 3 . As schematically indicated in FIGS. 3 and 4, the final forming could Depending on the rolling station, dimension or rolling speed cause re-heating of the rolling stock. This circumstance must be taken into account, ie it is necessary to avoid that the temperature temporarily rises again above the desired final rolling temperature.
In einem dritten Verfahrensschritt wird das Walzgut im Wesentlichen auf die Ar1 In a third process step, the rolling stock is substantially on the Ar 1
Temperatur, zum Beispiel auf 680 bis 72O0C, abgekühlt und danach bei dieser Warmhaltetemperatur während einer bestimmten Warmhaltezeit belassen. Ein Wiedererwärmungsprozess ist dementsprechend nicht erforderlich. Schliesslich wird das Erzeugnis auf Raumtemperatur abgekühlt.Temperature, for example, at 680 to 72O 0 C, cooled and then left at this holding temperature for a certain holding time. A rewarming process is accordingly not required. Finally, the product is cooled to room temperature.
Die Warmhaltezeit wird in Vorversuchen bestimmt. Sie wird so gewählt, dass die Eigenschaften der Erzeugnisse nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur mit denjenigen nach konventioneller Walzung und zusätzlicher Wärmebehandlung vergleichbar sind. Damit wird erreicht, dass das Erzeugnis ohne weitere Wärmebehandlung kalt weiterverarbeitbar ist.The keep-warm time is determined in preliminary tests. It is chosen so that the properties of the products after cooling to room temperature are comparable to those after conventional rolling and additional heat treatment. This ensures that the product is cold processed without further heat treatment.
Wie aus dem Vergleich der Fig. 3 und 4 hervorgeht, lässt sich durch Senken der Endwalztemperatur kombiniert mit einem gezielten modifizierten Abkühlprozess eine Verkürzung der erforderlichen Warmhaltezeit erreichen, welche im Fall der Fig. 3 ungefähr 7 Stunden und im Fall der Fig. 4 lediglich noch 2 bis 4 Stunden beträgt.As can be seen from the comparison of FIGS. 3 and 4, by shortening the final rolling temperature combined with a specific modified cooling process, a shortening of the required holding time can be achieved, which in the case of FIG. 3 is approximately 7 hours and in the case of FIG. 4 only 2 to 4 hours.
Es versteht sich, dass zum Einstellen der beschriebenen Bedingungen die WaIz- Vorrichtung entsprechend zu dimensionieren bzw. einzurichten ist. Insbesondere werden die kontrollierten Abkühlungsvorgänge mittels Wasserkühlungen und gegebenenfalls mittels Warteschlaufen realisiert. Darüber hinaus werden je nach Art und Dimension des zu produzierenden Erzeugnisses (d.h. Drahtstahl, Stabstahl) unterschiedliche Anzahlen und Positionen der Walzgerüste gewählt. Das Warmhalten erfolgt - ebenfalls abhängig von der Art des Erzeugnisses - in geeigneten Warmhalteeinrichtungen. Grundsätzlich lässt sich das beschriebene Verfahren für Stähle mit einem Gewichtsanteil von 0.02 bis 0.65% Kohlenstoff und bis zu 0.15% Silizium, 0.25 bis zu 1.5% Mangan, bis zu 0.035% Phosphor, bis zu 0.004% Schwefel, bis zu 0.5% Molybdän, bis 1.7% Chrom, bis zu 0.25% Kupfer, bis zu 0.008% Bor, bis zu 0.2% Nickel und bis zu 0.25% Vanadium sowie weiteren stahlüblichen Beimengungen verwenden. Drei Beispiele für solche Zusammensetzungen sind in der Tabelle 1 angegeben.It is understood that to set the conditions described, the WaIz device must be dimensioned or set up accordingly. In particular, the controlled cooling processes are realized by means of water cooling and possibly by means of waiting loops. In addition, depending on the type and dimension of the product to be produced (ie wire steel, steel bars) different numbers and positions of the rolling stands are selected. Keeping warm takes place - also depending on the type of product - in suitable holding facilities. Basically, the method described for steels with a weight fraction of 0.02 to 0.65% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.5% manganese, up to 0.035% phosphorus, up to 0.004% sulfur, up to 0.5% molybdenum, up Use 1.7% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.008% boron, up to 0.2% nickel and up to 0.25% vanadium and other common steel admixtures. Three examples of such compositions are given in Table 1.
Tabelle 1 : Stahlzusammensetzungen in Gew.-%Table 1: Steel compositions in% by weight
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BeispieleExamples
Die folgenden Beispiele wurden auf einer Versuchsanlage durchgeführt. In allen Fällen wurde die in Vorversuchen bestimmte minimal erforderliche Wärmebehandlungszeit bzw. Warmhaltezeit eingehalten, die zu einem kalt verarbeitbaren Erzeugnis führt. Da jedoch auf der Versuchsanlage am Schluss keine Drahtringe oder lange Stäbe abgelegt werden, sind die nötigen Wärmebehandlungszeiten bzw. Warmhaltezeiten in den vorliegenden Beispielen deutlich kürzer als in einer entsprechenden Produktionsanlage. Demnach sind die nachfolgend angegebenen Wärmebehandlungszeiten bzw. Warmhaltezeiten etwa um den Faktor 3.5 kürzer als auf einer Produktionsanlage.The following examples were carried out on a pilot plant. In all cases, the minimum required heat treatment time or holding time was determined in preliminary tests, which leads to a cold processable product. However, since at the end no wire rings or long bars are laid down on the test facility, the necessary heat treatment times or holding times in the present examples are significantly shorter than in a corresponding production facility. Accordingly, the following heat treatment times or holding times are about 3.5 times shorter than on a production line.
Vergleich sbeispiel 1 (Stand der Technik)Comparative Example 1 (Prior Art)
Ein Stahl mit der chemischen Zusammensetzung "A" gemäss Tabelle 1 wurde auf 1'1500C erhitzt und anschliessend in 6 Stichen gewalzt, wobei der Anfangsdurchmesser 38 mm und der Enddurchmesser 17.2 mm betrug. Dies entspricht einem Gesamtumformgrad von 80%. Dabei lag die Endwalztemperatur bei ca. 9800C. Ansch liessend wurde das Walzgut innerhalb von 6 Sekunden auf 820 bis 9600C und dann mit einer Abkühlrate von 0.3 bis 1.9 °C/s (je nach Walzstation) auf Raumtemperatur abgekühlt. Das so gewonnene Erzeugnis wurde anschlies- send einer Wärmebehandlung bei 6800C während 4 Stunden unterzogen.A steel with the chemical composition "A" according to Table 1 was heated to 1'150 0 C and then rolled in 6 passes, the initial diameter was 38 mm and the final diameter 17.2 mm. This matches with a total degree of deformation of 80%. In this case, the final rolling temperature at about 980 0 C. was Ansch read send the rolled stock has been s (depending on the rolling station) cooled within 6 seconds at 820-960 0 C and then at a cooling rate of 0.3 to 1.9 ° C / room temperature. The product thus obtained was then subjected to a heat treatment at 680 ° C. for 4 hours.
Beispiel 1example 1
Ein Stahl mit derselben Zusammensetzung wie im Vergleichsbeispiel 1 wurde auf 1'15O0C erhitzt und anschliessend in 4 Stichen gewalzt, wobei der Anfangs- durchmesser 38 mm und der Enddurchmesser 23.8 mm betrug. Dies entspricht einem Gesamtumformgrad bei der ersten Warmverformung von 60%. Dabei lag die Temperatur nach dem 4. Stich bei ca. 1O20°C. Anschliessend wurde dasA steel having the same composition as in Comparative Example 1 was heated to 1'15O 0 C and then rolled into 4 stitches, wherein the initial diameter of 38 mm and the final diameter was 23.8 mm. This corresponds to a total degree of deformation at the first hot deformation of 60%. The temperature was after the 4th stitch at about 1O20 ° C. Subsequently, the
Walzgut nach einer intensiven Kühlung innerhalb von 13 Sekunden in weiteren 4Rolling stock after intensive cooling within 13 seconds in another 4
Stichen von 23.8 auf 17.2 mm gewalzt. Dies entspricht einem Gesamtumform- grad bei der Endumformung von 47%. Dabei betrug die EndwalztemperaturStitches rolled from 23.8 to 17.2 mm. This corresponds to a total conversion rate of 47% for the final forming. The final rolling temperature was
88O0C, was ca. 200C oberhalb von Ar3 liegt. Nach dem letzten Stich wurde das88O 0 C, which is about 20 0 C above Ar 3 . After the last stitch that became
Walzgut innerhalb von 6 Sekunden auf 6800C abgekühlt, was im Wesentlichen Ar-) e entspricht, und während 2 Stunden bei dieser Temperatur belassen.Rolled material cooled to 680 0 C within 6 seconds, which is substantially Ar-) e and left for 2 hours at this temperature.
Beispiel 2Example 2
Ein Stahl mit derselben Zusammensetzung wie im Vergleichsbeispiel 1 wurde auf 1'15O0C erhitzt und anschliessend in 4 Stichen gewalzt, wobei der Anfangsdurchmesser 38 mm und der Enddurchmesser 23.8 mm betrug. Dabei lag dieA steel having the same composition as in Comparative Example 1 was heated to 1'15O 0 C and then rolled into 4 stitches, wherein the initial diameter of 38 mm and the final diameter was 23.8 mm. It was the
Temperatur nach dem 4. Stich bei ca. 1'0200C. Anschliessend wurde das WaIz- gut nach einer intensiven Kühlung innerhalb von 13 Sekunden in weiteren 2 Stichen von 23.8 auf 17.2 mm gewalzt. Die Endwalztemperatur lag bei 85O0C was knapp ca. 100C unterhalb von Ar3 liegt. Nach dem letzten Stich wurde das Walzgut innerhalb 6 Sekunden auf 68O0C abgekühlt was im Wesentlichen Ar-|e entspricht, und während 1 Stunde bei dieser Temperatur belassen. Die mechanischen Eigenschaften der Walzerzeugnisse aus Stahl A sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Es ist eindeutig zu erkennen, dass durch gezielte Endumformung um Ar3 kombiniert mit einer gesteuerten Abkühlung um Ar1 ohne vorherige Wiedererwärmung und das Halten bei dieser Temperatur ein Eigenschaftsniveau erreicht werden kann, das mit demjenigen nach konventioneller Umformung gefolgt von aufwändiger Wärmebehandlung vergleichbar ist. Dabei konnte die benötigte Warmhaltezeit auf die Hälfte bis ein Viertel der üblichen Glühdauer reduziert werden. Das Erzeugnis kann im diesem Zustand kalt verarbeitet werden.Temperature after the 4th stitch at about 1'020 0 C. The mixture was then rolled WaIz- the well after an intensive cooling within 13 seconds in a further 2 stitches of 23.8 to 17.2 mm. The final rolling temperature was 85O 0 C which is just about 10 0 C below Ar 3 . After the last pass, the rolling stock was cooled to 68O 0 C within 6 seconds, which was essentially Ar e and leave at this temperature for 1 hour. The mechanical properties of steel A rolled products are summarized in Table 2. It can clearly be seen that targeted level conversion to Ar 3 combined with controlled cooling by Ar 1 without prior reheating and holding at that temperature can achieve a level of properties comparable to that after conventional forming followed by expensive heat treatment. The required holding time was reduced to half to one quarter of the usual annealing time. The product can be processed cold in this condition.
Tabelle 2: Mechanische Eigenschaften der Walzerzeugnisse aus Stahl ATable 2: Mechanical properties of steel rolled products A
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Vergleichsbeispiel 2 (Stand der Technik)Comparative Example 2 (prior art)
Ein Stahl mit der chemischen Zusammensetzung "C" gemäss Tabelle 1 wurde auf 1'1500C erhitzt und anschliessend in 6 Stichen gewalzt, wobei der Anfangsdurchmesser 38 mm und der Enddurchmesser 17.2 mm betrug. Dies entspricht einem Gesamtumformgrad von 80%. Dabei lag die Endwalztemperatur bei ca.A steel having the chemical composition according to "C" in Table 1 was heated to 1,150 0 C and then rolled in 6 passes, wherein the initial diameter was 17.2 mm and the final diameter of 38 mm. This corresponds to a Gesamtumformgrad of 80%. The final rolling temperature was approx.
9800C. Anschliessend wurde das Walzgut in 5 Sekunden auf ca. 820 bis 97O0C und dann mit einer Abkühlrate von 0.3 bis 1.9°C/s auf Raumtemperatur abgekühlt. Das so gewonnene Erzeugnis wurde anschliessend einer Wärmebehandlung bei 6800C während 4 Stunden unterzogen.980 0 C. Subsequently, the rolling stock was cooled in 5 seconds to about 820 to 97O 0 C and then with a cooling rate of 0.3 to 1.9 ° C / s to room temperature. The product thus obtained was then subjected to a heat treatment at 680 0 C for 4 hours.
Beispiel 3Example 3
Ein Stahl mit derselben Zusammensetzung wie im Vergleichsbeispiel 2 wurde auf 1'1500C erhitzt und anschliessend in 4 Stichen gewalzt, wobei der Anfangsdurchmesser 38 mm und der Enddurchmesser 23.8 mm betrug. Dies entspricht einem Gesamtumformgrad bei der ersten Warmverformung von 60%. Dabei lag die Temperatur nach dem 4. Stich bei ca. 1'020 °C. Anschliessend wurde das Walzgut nach einer intensiven Kühlung innerhalb von 13 Sekunden in weiteren 2 Stichen von 23.8 auf 17.2 mm gewalzt. Dies entspricht einem Gesamtumform- grad bei der Endumformung von 47%. Dabei betrug die Endwalztemperatur 8000C, was oberhalb von Ar3 liegt. Nach dem letzten Stich wurde das Walzgut innerhalb von 6 Sekunden auf 6800C abgekühlt, was zwischen Ar-|b und Ar-)6 liegt, und während 2 Stunden bei dieser Temperatur belassen.A steel having the same composition as in Comparative Example 2 was heated to 1,150 0 C and then rolled into 4 stitches, wherein the initial diameter of 38 mm and the final diameter was 23.8 mm. This matches with a total degree of deformation at the first hot deformation of 60%. The temperature was after the 4th stitch at about 1'020 ° C. After intensive cooling, the rolling stock was then rolled within 13 seconds in another 2 passes from 23.8 to 17.2 mm. This corresponds to a total conversion rate of 47% for the final forming. In this case, the final rolling temperature 800 0 C, which is above Ar 3 was. After the last pass, the rolling stock was cooled to 680 0 C within 6 seconds, which was between Ar | | b and Ar-) 6 and left at this temperature for 2 hours.
Beispiel 4Example 4
Ein Stahl mit derselben Zusammensetzung wie im Vergleichsbeispiel 2 wurde auf 1'1500C erhitzt und anschliessend in 4 Stichen gewalzt, wobei der Anfangsdurchmesser 38 mm und der Enddurchmesser 23.8 mm betrug. Dabei lag die Temperatur nach dem 4. Stich bei ca. 1'0200C. Anschliessend wurde das WaIz- gut nach einer intensiven Kühlung innerhalb von 13 Sekunden in weiteren 2 Stichen von 23.8 auf 17.2 mm gewalzt. Die Endwalztemperatur lag bei 6900C, was unterhalb von Ar3 liegt. Nach dem letzten Stich wurde das Walzgut innerhalb vonA steel having the same composition as in Comparative Example 2 was heated to 1,150 0 C and then rolled into 4 stitches, wherein the initial diameter of 38 mm and the final diameter was 23.8 mm. The temperature was after the 4th stitch at about 1'020 0 C. The mixture was then rolled WaIz- the well after an intensive cooling within 13 seconds in a further 2 stitches of 23.8 to 17.2 mm. The final rolling temperature was 690 0 C, which is below Ar 3 . After the last stitch, the rolling stock was within
6 Sekunden auf 6800C abgekühlt, was zwischen Ar-) b und Ar^e liegt, und während 0.5 Stunden bei dieser Temperatur belassen.Cooled to 680 0 C for 6 seconds, which is between Ar- ) b and Ar ^ e , and left for 0.5 hours at this temperature.
Fig. 5 stellt das Gefüge abgeschreckter Proben nach dem letzten Stich in Abhängigkeit von der Endwalztemperatur dar. Es ist zu sehen, dass die Endumformung im Vergleichsbeispiel 2 (siehe Fig. 5a) und im Beispiel 3 (siehe Fig. 5b) im metastabilen Austenit stattfand. Demgegenüber erfolgte diese im Beispiel 4 (sie- he Fig. 5c) im (γ-α)-Zweiphasengebiet.Fig. 5 shows the structure of quenched samples after the last pass as a function of the final rolling temperature. It can be seen that the final forming took place in metastable austenite in Comparative Example 2 (see Fig. 5a) and in Example 3 (see Fig. 5b) , In contrast, this was done in Example 4 (see Fig. 5c) in the (γ-α) -Zweiphasengebiet.
Die mechanischen Eigenschaften der Walzerzeugnisse aus Stahl C sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Tabelle 3: Mechanische Eigenschaften der Walzerzeugnisse aus Stahl CThe mechanical properties of steel C rolled products are summarized in Table 3. Table 3: Mechanical properties of steel rolled products C
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SchlussbemerkungenClosing remarks
Die obigen Vergleichsmessungen zeigen, dass das kontinuierliche Walzen mit gezielter Einstellung der Endwalztemperatur um Ar3 kombiniert mit einem gezielten modifizierten Abkühlprozess und einer gezielt gewählten Warmhaltetemperatur zu Erzeugnissen führt, deren mechanische Eigenschaften mit denen nach einer konventionellen Wärmebehandlung vergleichbar sind. Insbesondere können die Erzeugnisse ohne Glühbehandlung kalt weiterverarbeitet werden. The above comparison measurements show that the continuous rolling with targeted setting of the final rolling temperature by Ar 3 combined with a specific modified cooling process and a deliberately selected holding temperature leads to products whose mechanical properties are comparable to those after a conventional heat treatment. In particular, the products can be processed cold without annealing.

Claims

Patentansorüche Patentansorüche
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Draht- oder Stabstahl, welches die folgenden Verfahrensschritte beinhaltet:1. A process for the continuous production of wire or bar steel, which comprises the following process steps:
a) in einem ersten Verfahrensschritt wird ein Stahl mit einem Gewichtsanteil von 0.02 bis 0.65% Kohlenstoff und bis zu 0.15% Silizium, 0.25 bis 1.5% Mangan, bis zu 0.035% Phosphor, bis zu 0.004% Schwefel, bis zu 0.5% Molybdän, bis zu 1.7% Chrom, bis zu 0.25% Kupfer, bis zu 0.008% Bor, bis zu 0.2% Nickel und bis zu 0.25% Vanadium sowie weiteren stahlüblichen Beimengungen auf 1'050 bis 1'2000C erhitzt, an- schliessend wird eine erste Warmumformung durch Walzen bei einer Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur durchgeführt, wobei der Gesamtumformgrad bei der ersten Warmumformung mindes- tens 60% beträgt;a) in a first process step, a steel with a weight fraction of 0.02 to 0.65% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.5% manganese, up to 0.035% phosphorus, up to 0.004% sulfur, up to 0.5% molybdenum, up to 1.7% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.008% boron, up to 0.2% nickel and up to 0.25% vanadium and other common admixtures heated to 1'050 to 1'200 0 C, thereafter a first Hot working performed by rolling at a temperature above the recrystallization temperature, wherein the Gesamtumformgrad at the first hot working is at least 60%;
b) in einem zweiten Verfahrensschritt wird das Walzgut unterhalb die Rekristallisationstemperatur abgekühlt und danach eine Endumformung bei einer Temperatur im Bereich des nicht-rekristallisierten Austenits vorgenommen, wobei das Abkühlen derart durchgeführt wird, dass imb) in a second process step, the rolling stock is cooled below the recrystallization temperature and then a final deformation at a temperature in the region of the non-recrystallized austenite is carried out, wherein the cooling is carried out such that in
Walzgut vor der Endumformung ein mögliches Kornwachstum des Austenits verhindert wird und wobei der Gesamtumformgrad bei der Endumformung mindestens 30% beträgt; undRolling stock is prevented from austenite grain growth before final forming and the total degree of transformation in the final forming is at least 30%; and
c) in einem dritten Verfahrensschritt wird das Walzgut ohne Wiedererwärmung bis zu einer vorbestimmten Warmhaltetemperatur um die Ar1 c) in a third process step, the rolling stock without re-heating up to a predetermined holding temperature around the Ar 1
Temperatur abgekühlt und während einer vorbestimmten Warmhaltezeit bei der besagten Warmhaltetemperatur belassen. Temperature is cooled and left for a predetermined holding time at said holding temperature.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl einen Gewichtsanteil von 0.02 bis 0.2% Kohlenstoff und bis zu 0.15% Silizium, 0.25 bis 1.0% Mangan, bis zu 0.025% Phosphor, bis zu 0.004% Schwefel, bis zu 0.25% Molybdän, bis zu 0.1 % Chrom, bis zu 0.25% Kupfer, bis zu 0.008% Bor, bis zu 0.2% Nickel und bis zu 0.1 % Vanadium aufweist und dass die Warmhaltetemperatur im Wesentlichen bei Ar1 6 liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the steel has a weight fraction of 0.02 to 0.2% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.0% manganese, up to 0.025% phosphorus, up to 0.004% sulfur, up to 0.25% Molybdenum, up to 0.1% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.008% boron, up to 0.2% nickel and up to 0.1% vanadium, and that the keep-warm temperature is substantially at Ar 1 6 .
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl einen Gewichtsanteil von 0.2 bis 0.65% Kohlenstoff und bis zu 0.15% Silizium, 0.25 bis 1.0% Mangan, bis zu 0.035% Phosphor, bis zu 0.004% Schwefel,3. The method according to claim 1, characterized in that the steel has a weight fraction of 0.2 to 0.65% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.0% manganese, up to 0.035% phosphorus, up to 0.004% sulfur,
0.25 bis zu 0.50% Molybdän, bis zu 1.7% Chrom, bis zu 0.25% Kupfer, bis zu 0.2% Nickel und bis zu 0.1 % Vanadium aufweist und dass die Warmhaltetemperatur im Bereich von Ar-j b bis Ar1 6 liegt.Has 0.25 to about 12:50% molybdenum, up to 1.7% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.2% nickel and up to 0.1% vanadium, and that the holding temperature in the range of Ar j b is 1 to Ar. 6
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endumformung bei einer Temperatur von höchstens AF3 + 6O0C durchgeführt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the final deformation is carried out at a temperature of at most AF 3 + 6O 0 C.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endumformung bei einer Temperatur im Bereich von Aη bis Ar3 durchgeführt wird, mit der Massgabe, dass die Endumformtemperatur5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the final deformation is carried out at a temperature in the range of Aη to Ar 3 , with the proviso that the Endumformtemperatur
6900C nicht unterschreitet. 690 0 C does not fall below.
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