METHOD OF MANUFACTURING ROLLED WIRE HAVING A GOOD COLD WORKABILITY

Abstract: 1. Method for producing rolled wire having a good coldworkability in which for obtaining soft drawing qualities a wire rod of a steel of the composition : 0.003 to 0.20 % by weight C 0.001 to 0.40 % by weight Si 0.15 to 0.65 % by weight Mn 0.001 to 0.10 % by weight Al 0.001 to 0.035 % by weight P 0.001 to 0.035 % by weight S 0.001 to 1.5 % by weight Cr 0.001 to 2.0 % by weight Ni 0.001 to 2.5 % by weight Mo 0.001 to 0.5 % by weight V 0.001 to 0.5 % by weight Ti 0.000 1 to 0.03 % by weight B 0.001 to 0.5 % by weight Zr remainder iron and usual contaminations, is, starting from a final rolling temperature of 950 to 1 100 degrees C first subjected to cooling with water and air down to a temperature of above 900 to 1 050 degrees C and is then, in the form of spread-out or overlapping flat rings, slowly cooled at a speed of less than 4 degrees C/s down to temperature within the range of 200 to 350 degrees C.

Description: Verfahren zur Herstellung von Walzdraht mit guter Kaltverformbarkeit Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Walzdraht mit guter Kaltverformbarkeit. Aus der DE-AS 27 17 780 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Walzdraht bekannt geworden, bei welchem der Draht das letzte Walzengerüst mit einer mittleren Endwalztemperatur von 870 bis 970 C verlässt, worauf anschliessend mit Wasser rasch auf 700 bis 850 C gekühlt wird und danach der Draht mit ausge- fächerten Zustand mit einer mittleren Abkühlungsgeschwindigkeit von weniger als 8 OC/s weiter abgekühlt wird. Dieses bekannte Verfahren wird auf eine Reihe von Stählen angewendet, wobei über den Querschnitt des Walzdrahtes ein homogenes Gefüge erzielt werden soll, das die gençünschten mechanischen Eigenschaften aufweist. Insbesondere soll durch die bekannte Verfahrensweise die Ausbildung von Bainit oder Martensit in der Drahtoberfläche vermieden werden, wobei die Massnahmen nach dem Stand der Technik darauf abzielen, ein starkes Kornwachstum zu bremsen und die Umwandlungstemperaturen mit einer wesentlich geringeren Austenitkorngrösse zu erreichen. Diese feinkörnige Gefügeausbildung ergibt eine höhere Walzdrahtfestigkeit, wobei allerdings auch eine geringere Kaltverfombarkeit des Walzdrahtes resultiert. Die bekannte Verfahrensweise führt weiters auf Grund der raschen Abkühlung auf eine relativ niedrige Ausfächertemperatur eine dünne, fest haftende Zunderschicht und eine glatte Walzdrahtoberfläche herbei. Die dünne, fest haftende Zunderschicht ist in der Folge relativ schwer mechanisch zu entfernen, und die glatte Walzdrahtoberfläche führt zu einer relativ geringen Schmiermittelaufnahme an der Oberfläche für nachfolgende Ziehvorgänge. Die Erfindung zielt nun darauf ab, die Kaltverformbarkeit bestimmter Stahlsorten weiter zu verbessern und insbesondere bei einer Kaltverformung eine geringere Verfestigung, eine Erleichterung der mechanischen Entzunderung und eine Verbesserung der Aufnahme von Schmiermitteln an der Oberfläche zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass ein Draht aus einem Stahl der nachfolgenden Zusammensetzung 0,003 bis 0,75 Gew.-% C 0,001 bis 2,0 " Si 0,15 bis 2,5 " 0,001 bis 0,10 " Al 0,0001 bis 0,040 n p 0,0001 bis 0,040 " S und gegebenenfalls 0,001 bis 1,5 " Cr 0,001 bis 2,0 " Ni 0,001 bis 2,5 Mo 0,001 bis 0,5 n V 0,001 bis 0,5 " Ti 0,0001 bis 0,03 " B 0,001 bis 0,5 " Zr Rest Eisen und übliche Verunreinigungen ausgehend von einer Endwalztemperatur von 950 bis 1100 C, insbesondere 970 bis einer 1100 C, zunächst einer VJasser- und Luftkühlung bis zur Erzielung einer Temperatur von 850 bis 10500C, insbesondere 0 870 bis 1000 C unterworfen wird und anschliessend ausgefächert und langsam mit einer Geschwindigkeit von weniger als 50C/s, vorzugsweise 1,0 bis 3,5 C/s, auf Temperaturen von 200 bis abgekühlt 350 C, insbesondere 250 bis 300 C, wird. Durch die höheren Ausgangstemperaturen sowohl was die Endwalztemperatur als auch was die Ausfächertemperatur betrifft, wird eine relativ gröbere Gefügeausbildung mit grösserer sekundärer Korngrösse gegenüber dem Stand der Technik erzielt. Das Gefüge wird durch die langsame Abkühlung der ausgefächerten Drahtwindung an ruhender Luft nahe dem Gleichgewichtszustand gehalten und es ergeben sich somit niedrigere Walzdrahtfestigkeiten. Dies wiederum bringt aber auch eine niedrigere Verfestigung bei der Kaltverformung dieses Walzdrahtes mit sich, wodurch höhere Kalterformungsgrade erreichbar sind. Durch die erfindungsgemässe Verfahrensweise wird eie relativ grobe Zunderausbildung mit entsprechend dickerer Zunderschicht erzielt, welche zu einer wesentlichen Verbesserung bei der mechanischen Entzunderung führt. Schliesslich wird ein Walz- draht mit grösserer Oberflächenrauhigkeit erzielt, was eine bessere Haftung von Schmiermitteln für die Kaltverformung mit sich bringt, so dass wiederum der Kaltverformungsvorgang begünstigt wird. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich im besonderen für die Anwendung auf einen Walzdraht mit einem Durchmesser von 5,5 - 14 mm. Zur Erzielung besonders weicher Ziehgüten wird erfindungsgemäss so vorgegangen, dass ein - Draht der Zusammensetzung 0,003 - 0,20 Gew.-t C 0,001 - 0,40 " Si 0,15 - 0,65 " Mn 0,001 - 0,1 " Al 0,001 - 0,035 " p 0,001 - 0,035 5 Rest Eisen und übliche Verunreinigungen bei Legetemperaturen von über 900 C im ausgefächerten Zustand mit einer Geschwin- digkeit von weniger als 4 C/s abgekühlt wird. Auf diese Weise lassen sich Korngrössen nach ASTM zwischen 5 und 7 erzielen, wohingegen nach dem bekannten Stand der Technik wesentlich feinkörnigere Korngrössen zwischen ASTM 7 und 8 erzielt werden. Derartiger Walzdraht kann ohne Zwischenglühen einer sehr hohen Kaltverformung unterworfen werden. Für die Herstellung von Draht mit guten Kaltstaucheigenschaften wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise so vorgegangen, dass ein Draht der Zusammensetzung 0,04 - 0,5 Gew.-t C 0,01 - 0,4 " Si 0,15 - 1,5 " Mn 0,001 - 1,0 " Cr 0,001 - 1,5 " Ni 0,001 - 0,5 " Mo 0,001 - 0,5 " V 0,001 - 0,1 " Al 0,001 - 0,03 " B 0,0001- 0,045 " P 0,0001- 0,045 " S Rest Eisen mit üblichen Verunreinigungen ausgehend von einer I,egetemperatur von 850 - 950 C mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 C/s auf 300 C abgekühlt wird. Bei dieser Verfahrensweise hat es sich gezeigt, dass beispielsweise Walzdraht mit einem Durchmesser von 8 mm ohne zusätzliche Wärmebehandlung zu Schraubenbolzen verarbeitet werden kann. Es wurde sogar gefunden, dass ohne Wärmebehandlung die Herstellung von Imbusschrauben auf Automaten möglich ist. Schliesslich wird für die Herstellung eines Vormaterials für Schweissdrähte vorzugsweise so vorgegangen, dass ein Walzdraht mit einer Zusammensetzung von 0,03 - 0,30 Gew.-% C 0,15 - 1,5 " Si 0,5 - 2,5 " Mn Rest wie in Anspruch 1, ausgehend von einer Legetemperatur von 850 - 1050 OC mit einer Geschwindigkeit von weniger als 2,5 C/s, vorzugsweise 1 C/s, abgekühlt wird. Bei derartigen Schweissdrähten wird in der Folge eine sehr starke Querschnittsabnahme angestrebt und es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Behandlung beispielsweise ein Walzdraht, der innerhalb dieser Zusammensetzung liegt, mit einem Durchmesser von 5,5 mm ohne Wärmebehandlung in 16 Zügen direkt auf einen Enddurchmesser von 0,8 mm gebracht werden kann. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen und an Hand der Zeichnungsfiguren näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein ZTU-Schaubild für einen Schutzgasschweissdraht, Fig. 2 ein Rauheitsprofil bei Anwendung des Verfahrens nach dem Stand der Technik, Fig. 3 ein Rauheitsprofil bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auf eine weiche Ziehgüte entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1, Fig. 4 ein Schliffbild, wie es entsprechend einem Verfahren nach dem Stand der Technik erzielt wird und aus welchem die Zunderschichtdicke und die Korngrösse in 500facher Vergrösserung ersichtlich ist, und Fig. 5 eine analoge Darstellung wie Fig. 4 nach Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens. Beispiel 1: Zur Erzielung einer weichen Ziehgüte wurde ein Stahl mit nachfolgender Zusammensetzung eingesetzt: 0,02 Gew.-% C, 0,003 Gew.-% Si, 0,25 Gew.-% Mn, 0,022 Gew.% P, 0,018 Gew.-% S, 0,004 Gew.-% Al. Ausgehend von einer Endwalztemperatur von 1030 C wurde zunächst auf eine Aus fächerungstemperatur von 950 C abgekühlt und anschliessend an Luft im ausgefächerten Zustand mit einer Geschwindigkeit von ca. 2,5 OC/s weitergekühlt. Der auf diese Weise erzielte Walzdraht wies eine Zugfestigkeit R von 330 Ntmm2 und eine m Streckgrenze Reh von 220 N/mm2 auf. Der auf diese Weise erzielte Walzdraht konnte ausgehend von einem Walzdrahtdurchmesser von 5,5 mm ohne Zwischenglühen auf einen Durchmesser von 0,5 mm gezogen werden, wobei eine Endfestigkeit von 1200 N/mm2 nicht überschritten wurde. Zu Vergleichszwecken wurde ein dem Stahl nach Anspruch 1 im wesentlichen entsprechender Stahl mit einem Mn-Gehalt von 0,35 Gew.-% bei gleichem Walzdrahtdurchmesser von 5,5 mm und einem Windungsabstand am Transportband von f = 10 mm verschiedenen Behandlungsweisen nach dem Stand der Technik und entsprechend den Angaben in Beispiel 1 unterworfen. Die hiebei erzielten Korngrössen nach ASTM werden in der nachfolgenden Tabelle 1 einander gegenübergestellt, wobei lediglich der Versuch 3 in Übereinstimmung mit dem erfindunsgemässen Verfahren nach Beispiel 1 und die Versuche 1 und > entsprechend dem bekannten Stand der Technik durchgeführt wurden. Tabelle 1 EMI6.1 <tb> Versuch <SEP> Ausfächer- <SEP> - <SEP> <SEP> Korngrösse <SEP> (nach <SEP> ASTM) <tb> <SEP> temperatur <tb> <SEP> ( C) <SEP> Rand <SEP> Kern <tb> <SEP> 1 <SEP> 800 <SEP> 9 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> 10 <tb> <SEP> 2 <tb> <SEP> 3 <SEP> 950 <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> 7 <tb> Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, dass bei der erfindungr'gemäss höheren Ausfächerungstemperatur von 950 C unter Einhaltung einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit von 2,5 C/s wesentlich grösseres Korn sowohl am Rand als auch im Kern erzielt wird als dies nach dem Stand der Technik erzielt wurde. Au.' dieser grösseren Korngrösse resultiert die geringere Festigkeitszunahme bei der Kaltverformung und damit der bedeutend höhere erzielbare Kaltverformungsgrad. Die erzielbare Rauheit nach dem Stand der Technik sowie nach der verfahrensweise entsprechend dem Beispiel 1 ist in den Figuren > und 3 einander gegenübergestellt. Während das in Fig. 2 wiedergegebene Rauheitsprofil entsprechend dem Stand der Technik eine maximale Rauhtiefe Pmax von 4,01 m ergibt, lässt stich, wie aus Fig. 3 ersichtlich, durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens nach Beispiel 1 eine maximale Rauhtiefe R 8,77 m erzielen. Aus dieser grösseren Rauheit max des nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Walzdrahtes ergibt sich die bessere Aufnahme von Schmiermitteln an der Oberfläche und damit eine Begünstigung des Kaltveriormungsprozesses. Mit R ist in den Figuren 2 und 3 z die gemittelte Rauhtiefe nach DIN 4768 in gm bezeichnet. Mit R ist die Glättungstiefe in ssm und mit R der Mittenrauhwert p a in ssm angegeben. Das Oberflächenkurvenbild ergibt klar das unterschiedliche Rauheitsprofil beim Vergleich des Verfahrens nach dem Stand der Technik mit dem Verfahren nach Beispiel 1. Beispiel 2: Zur Erzielung eines Drahtes mit guten Kaltstaucheigenschaften wurde von einem Stahl mit der nachfolgenden Zusammensetzung ausgegangen: 0,35 Gew.-% C, 0,25 Gew.-% Si, 0,70 Gew.-% Mn, 0,024 Gew.-% P, 0,022 Gew.-% S, 0,032 Gew.-% Al, 0,002 Gew.-% B. Es wurde eine Endwalztemperatur von 1050 OC und eine Ausfächerungstemperatur von 870 OC gewählt. Im aufgefächerten Zustand wurde anschliessend die Abkühlgeschwindigkeit an Luft auf dem Transportsystem mit ungefähr 4 C/s gewählt. Durch diese Behandlung wurde eine Zugfestigkeit Rm von 570 N/mm2 und eine Streckgrenze Reh von 300 N/mm2 erzielt. Dieser Walzdraht konnte, ausgehend von einem Durchmesser von 8 mm, ohne zusätzliche Wärmebehandlung einwandfrei zu Schraubenbolzen verarbeitet werden. Durch die niederen Walzdrahtfestigkeiten wurde auch ein sehr niedriger Werkzeugverschleiss erreicht. Beispiel 3: Zur Herstellung eines Schutzgasschweissdrahtes wurde von einem Stahl der nachfolgenden Zusammensetzung ausgegangen: 0,06 Gew.-% C, 0,9 Gew.-% Si, 1,5 Gew.-% Mn, 0,017 Gew.-t P, 0,020 Gew.-% S, 0,003 Gew.-% Al. Es wurde eine Endwalztemperatur von 1050 C und eine Ausfächerungs- temperatur von 950 C eingestellt. Die Abkühlgeschwindigkeit wurde mit etwa 1,0 OC/s im aufgefächerten Zustand gewählt, und die sich bei dieser Verfahrensweise ergebenden Verhältnisse werden für einen Walzdraht mit einem Durchmesser von 5,5 mm durch den schraffierten Bereich in Fig. 1 erläutert. Das ZTU-Schaubild nach Fig. 1 geht von einer Ausfächerungstemperatur von 950 OC und einer mittleren Abkühl geschwindigkeit von 0,5 - 1,3 C/s in ausgefachertem Zustand aus, wofür ein Windungsabstand am Transportband von f = 5,2 mm eingehalten wurde. Die Art der Umwandlung für den in Fig. 1 angeführten und von der Zusammensetzung nach Beispiel 3 geringfügig abweichenden Stahl wird durch den schraffierten Bereich erläutert. Mit dem Verfahren entsprechend dem Beispiel 3 konnte eine Zugfestigkeit Rm von 500 Nimm2 und eine Streckgrenze Reh von 310 N/mm2 erzielt werden. Der Walzdraht konnte ausgehend von einem Durchmesser von 5,5 mm ohne Wärmebehandlung in 16 Zügen direkt auf einen Enddurchmesser von 0,8 mm verarbeitet werden. In den Figuren 4 und 5 wird die Vorgangsweise nach Beispiel 3 dem Stand der Technik gegenübergestellt, wobei in Fig. 5 die Korngrösse und die Zunderschichtdicke der Ausbildung von Walzdraht des Durchmessers von 5,5 mm für einen Schutzgasschweissdraht der Zusammensetzung nach Beispiel 3 unter Anwendung eines Verfahrens nach dem Stand der Technik gezeigt wird, wohingegen Fig. 4 die Anwendung des Verfahrens nach Beispiel 3 illustriert. Bei der Darstellung nach Fig. 5, welche das Schliffbild ebenso wie Fig. 4 in 500facher Vergrösserung zeigt, wurde eine Ausfächerungstemperatur von etwa 8000C und eine mittlere Abkühlungsgeschwindigkeit am Transportband von der Ausfächerungstemperatur bis auf ca. 450 0C von ca. 2,5 OC/s gewählt. Bei dieser Verfahrensweise ist eine relativ dünne festhaftende Zunderschicht und eine sehr feinkörnige Gefüge ausbildung zu beobachten. Demgegenüber zeigt Fig. 4 die Ausbildung des Gefüges, ausgehend von einer Ausfächerungstemperatur von etwa 950 OC unter Einhaltung einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit am Transportband von der Ausfächerungstemperatur bis auf 300 OC von etwa 1 C/s. Aus Fig. 4 ist die wesentlich dickere Zunderschicht zu erkennen, welche mechanisch leichter entfernt werden kann. Gleichzeitig Iässt sich die gröbere Gefügeausbildung ersehen.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Walzdraht mit guter Kaltverformbarkeit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Draht aus einem Stahl der nachfolgenden Zusammensetzung 0,003 bis 0,75 Gew.-% C 0,001 bis 2,0 " Si 0,15 bis 2,5 " Mn 0,001 bis 0,10 " Al 0,0001 bis 0,040 " P 0,0001 bis 0,040 " S und gegebenenfalls 0,001 bis 1,5 " Cr 0,001 bis 2,0 " Ni 0,001 bis 2,5 " Mo 0,001 bis 0,5 " V 0,001 bis 0,5 " Ti 0,0001 bis 0,03 " B 0,001 bis 0,5 " Zr Rest Eisen und übliche Verunreinigungen ausgehend von einer Endwalztemperatur von 950 bis 1100 C, insbesondere 970 bis 1100 C, zunächst einer Wasser- und Luftkühlung bis zur Erzielung einer Temperatur von 850 bis 10500C, insbesondere 870 bis 10000C unterworfen wird und anschliessend ausgefächert und langsam mit einer Geschwindigkeit von weniger als 50C/s, vorzugsweise 1,0 bis 3,50C/s, auf Temperaturen von 200 bis 350 C, insbesondere 250 bis 3000C, abgekühlt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzdraht mit einem Durchmesser von 5,5 bis 14 mm dem Verfahren unterworfen wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für weiche Ziehgüten ein Draht aus einem Stahl der Zusammensetzung 0,003 bis 0,20 Gew.-% C 0,001 bis 0,40 " Si 0,15 bis 0,65 " Mn 0,001 bis 0,1 " Al 0,001 bis 0,035 " P 0,001 bis 0,035 5 Pest Eisen und übliche Verunreinigungen bei Legetemperaturen von über 900 C im ausgefächerten Zustand mit einer Geschwin digkeit von weniger als 4 C/s abgekühlt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung von Draht mit guten Kaltstaucheigenschaften ein Draht aus einem Stahl der Zusammensetzung 0,04 bis 0,5 Gew.-% C 0,01 bis 0,4 " Si 0,15 bis 1,5 " Mn 0,001 bis 1,0 " Cr 0,001 bis 1,5 " Ni 0,001 bis 0,5 " Mo 0,001 bis 0,5 " V 0,001 bis 0,1 " Al 0,001 bis 0,03 " B 0,0001 bis 0,045 " P 0,0001 bis 0,045 " S Rest Eisen mit üblichen Verunreinigungen ausgehend von einer Legetemperatur von 850 bis 950 C mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 C/s auf #300 C abgekühlt wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Vormaterials für Schweissdrähte ein Walzdraht aus einem Stahl mit einer Zusammensetzung von 0,03 bis 0,30 Gew.-% C 0,15 bis 1,5 " Si 0,5 bis 2,5 Rest wie Anspruch 1, ausgehend von einer Legetemperatur von 850 0c bis 10500C mit einer Geschwindigkeit von weniger als 2,5 C/s, vorzugsweise 1 0C/s, in ausgefächertem Zustand abgekühlt wird.

Inventors: BRANDL, HARALD, DIPL.-ING., EGGERTH, KARL, DIPL.-ING., KOCK, NORBERT, DIPL.-ING., SCHIFFERL, HERBERT ADOLF, DIPL.-ING., Köck, Norbert, Dipl.-Ing.
Applicants: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: C21D9
IPC codes: C22C38, C21D8