DE2345738C2 - Steel wire and process for its manufacture - Google Patents

Description

Die hohe Festigkeit isi zur Übertragung der Zieh- die mehrstufige Kühlung des Drahtes im gradlinigenThe high strength is for the transmission of the drawing and the multi-stage cooling of the wire in a straight line

^ /kraft notwendig, während die gute Kaltverformbarkeit Strang gemäß dem USA.-Patent 2 756 169 bei den^ / Kraft necessary, while the good cold formability strand according to US Pat. No. 2,756,169 in the

4 Abrisse beim Ziehvorgang verhindern soll. Diese ge- üblichen und insbesondere den für die Zukunft ange-4 is intended to prevent tears during the pulling process. These usual and especially those for the future

Ί forderten Eigenschaften sind nur erreichbar, wenn der 45 strebten Walzgeschwindigkeiten zu untragbar langen Ί Required properties can only be achieved if the 45 targeted rolling speeds are too long

"' Gefügeaufbau des Stahldrahtes aus einem feinstrei- Kühlstrecken. "' Structure of the steel wire from a fine-grain cooling section.

~ figen Perlu mit nur geringen Ferritausscheidungen Für die herkömmlichen kontinuierlichen Drahtbesteht. Dieses Gefüge konnte nur dann erzeugt wer- straßen, die WasserküWstrecken geringerer Länge auf- _? den, wenn der warmgewalzte Draht nach Abkühlung weisen, schlägt das USA.-Patent 3 011 928 vor, zu-■: auf Raumtemperatur einer zusätzlichen Wärmebe- so nächst den Draht von 982"C mit Wasser zwischen handlung, der sogenannten Patentierung unterworfen 733 und 788°C abzukühlen und anschließend zu i wurde, da der warmgewalzte Draht für eine direkte haspeln. Die weitere Kühlung des Drahtes auf eine anschließende Kaltverformung wenig geeignet war Temperatur zwischen 482 und 705⁰C insbesondere und nur veriiäiiriiäinäSig geringe Qüerschniitsabnah- zwischen 538 and 663°C wird in etwa einer Minute I men von 35 bis 50% zuließ. 55 durch Wasser-Luft-Nebel während des Ablegens des ■ Das Patentierungsverfahren besteht meistens darin, Drahtes in den Haspelkorb bzw. im Haspelkorb selbst I daß Drähte mit Abmessungen kleiner als 13 mm zu- bewirkt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, nächst wieder bis ins Austenitgebiet aufgeheizt, danach daß die einzelnen Windungen des Drahtes im Drahtschnell in einem Blei- bzw. Salzbadofen auf Tem pe- ring ungleichmäßig abkühlen, wodurch ein konstantes raturen knapp unterhalb SK)⁰C abgekühlt und dann 60 Gefüge über die Drahtlänge nichi gewährleistet ist.
bei dieser Temperatur mindestens 10 see gehalten wer- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen den. Dabei entsteht durch isotherme Umwandung des Stahldraht zu entwickeln, der gegenüber den nach Austenits, der sämtlichen Kohlenstoff in Zwangslösung den bisher bekannten Verfahren hergestellten Drähten enthält, bei der oben genannten Temperatur ein fein- bei zumindest gleich guten Zieheigenschaften eine streifiger Perlit mit ausgezeichneten Zieheigenschaften. 6s höhere Festigkeit aufweist, der gleichzeitig aber auf Obwohl die Patentierung eine Verbesserung der Anlagen herstellbar ist, die geringere Kapiiaünvesii-Zieheigenschs'ien des Drahtes herbeiführt, Sassen sich iioncr, verlangen und mit kürzeren Kühlsirecken Blei- bzw. Salzbad-Pateniierungsanfagen wegen ihrer auskommen.~ figen Perlu with only small ferrite precipitations for the conventional continuous wire exists. This structure could only be created along the waterways of shorter lengths _. That, when the hot-rolled wire has cooled down, suggests the USA.-Patent 3,011,928, to- ■: at room temperature an additional heat first the wire of 982 "C with water between treatment, the so-called patenting subject 733 and was cool 788 ° C and then i, as the hot-rolled wire for direct reeling. the further cooling of the wire to a subsequent cold deformation was less suitable temperature from 482 to 705 ⁰ C in particular, and only veriiäiiriiäinäSig low Qüerschniitsabnah- between 538 and 663 ° C is allowed in about one minute I men of 35 to 50%. 55 by water-air mist during the laying down of the ■ The patenting process usually consists of putting wire in the reel basket or in the reel basket itself I that wires with dimensions smaller than 13 This method, however, has the disadvantage that it is heated up to the austenite area again, after which the individual turns of the wire in the wire are rapidly converted into e Cool down unevenly in a lead or salt bath furnace to temperature, whereby a constant temperature just below SK) ⁰ C is cooled and then 60 structure is not guaranteed over the length of the wire.
be kept at this temperature for at least 10 seconds. The object of the invention is to provide a. The isothermal transformation of the steel wire results in the development of a fine perlite with at least equally good drawing properties, a streaky pearlite with excellent drawing properties at the above-mentioned temperature compared to the wires produced according to austenite, which contains all carbon in a forced solution in the previously known processes. Although the patenting can produce an improvement in the systems, which leads to lower capacitance-drawing properties of the wire, they demand and get by with shorter cooling lines and lead or salt bath patenting requests because of their requirements.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Perlit von einer die Drahtoberfläehc bildenden, vollständig angelassenen Martcnsitschiclu umgeben ist, die am Drahtquersehnitt einen Flächenanieil von maximal 33% aufweist.This object is achieved according to the invention in that the perlite from a wire surface educative, fully tempered Martcnsitschiclu is surrounded, which on the wire cross section a surface anil of a maximum of 33%.

Dieses Ergebnis ist überraschend. Die Fachwelt war, wie die umfangreichen Veröffentlichungen auf dem einschlägigen Gebiet zeigen, bisher einheilig der Meinung, daß eine Mitrtensitbildung unter allen Umständen verhindert werden müsse, wenn ein Draht mit guten Zieheigenschaften erhalten werden soll. Unter Überwindung dieses allgemeinen Vorurteils wurde der neue Stahldraht entwickelt, der ausgezeichnete Zieheigenschaften aufweist und überraschend eine höhere Festigkeit als vergleichbare bekannte Stahldrähte besitzt. Dadurch lassen sich hohe Ziehkräfte übertragen. Angelassener Martensit von gleicher Härte wie feinstreifiger Perlit weist ein ebenso gutes Ziehverhalten auf wie letzterer, jedoch darf die Martensitschicht einen Flächenanteil von 33% nicht überschreiten. This result is surprising. The professional world was, as the extensive publications in the relevant field show, so far unanimously of Opinion that a Mitrtensitbildung under all circumstances must be prevented if a wire with good drawing properties is to be obtained. Overcoming this general prejudice, the new steel wire was developed, the excellent one Has pulling properties and surprisingly a higher strength than comparable known steel wires owns. This enables high pulling forces to be transmitted. Tempered martensite of the same Hardness such as fine-grained pearlite shows just as good pulling behavior as the latter, but the martensite layer is allowed do not exceed an area share of 33%.

Der neue Stahldraht weist im Kern einen Ferritanteil von vorzugsweise nur noch maximal einem Prozent auf. Durch diese Senkung des Ferritanteils wird eine Erhöhung der Gesamtquerschnittsabnahme erreicht, obwohl angelassener Martensit in der Oberfläche des Drahtes vorhanden ist. Der neue Stahldraht weist eine Gesamtquerschnittsabnahme beim Kaltziehen von vorzugsweise mindestens SS % auf.The core of the new steel wire has a ferrite content of preferably only a maximum of one percent. This reduction in the ferrite content increases the overall cross-section decrease, although tempered martensite is present in the surface of the wire. The new steel wire has an overall reduction in cross-section during cold drawing of preferably at least SS % .

Bei dem neuen Verfahren zur Herstellung dieses Stahldrahte* aus der Walzhitze geht man aus von dem oben beschriebenen und durch die USA.-Patentschrift 2 756 169 bekanntgewordenen Verfahren. Danach wird der Stahidraht nach Verlassen der Fertigstaffel •der Drahtstraße einer mehrstufigen Wasserkühlung unterworfen und kühlt sich nach dem anschließenden Haspeln im Bund an freier Luft auf Raumtemperatur ab. Gemäß der Erfindung soll nun der Stahldrabt vor der mehrstufigen Wasserkühlung au' eine Temperatur von 850 bis 9I0"C gebracht und anschließend mehrstufig durch Wasser in etwa 0,2 see an seiner Oberfläche bis unter die Martensit-Start-Tempe.atur abgekühlt werden.The new process for the production of this steel wire * from the rolling heat is based on the processes described above and made known by US Pat. No. 2,756,169. After that the steel wire becomes a multi-stage water cooling after leaving the finishing line subjected and cools to room temperature in the open air after the subsequent reeling in the bundle away. According to the invention, the steel wire should now have a temperature before the multi-stage water cooling brought from 850 to 90 "C and then in several stages through water in about 0.2 seconds on its surface cooled down to below the martensite start tempe.atur will.

Durch das neue Verfahren wird also der oberflächennahe Bereich des Drahtes, der beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 m/sec durch eine Wasserstrecke von etwa 8 m Länge läuft, bewußt kurzzeitig knapp unter die Martensit-Start-Temperatur abgekühlt, um anschließend die im Kern verbliebene Wärme zum Anlassen des Martensits zu benutzen, der sich in den Oberflächenschichten des Drahtes während der Wasserkühlung gebildet hat. Da sich der Kühl Vorgang der Oberfläche des Drahtes in einem Zeitintervall von etwa 0,2 see abspielt, besteht der Draht zum Zeitpunkt seines Eintritts in den Haspel aus einer unvollständig angelassenen Mariensitschicht an der Oberfläche und einem Kern, der sich aus unterkühhem Auseenit mit Kohlenstoß in Zwangslösung zusammensetzt.With the new process, the area of the wire close to the surface, for example the runs at a speed of about 40 m / sec through a stretch of water about 8 m long, consciously briefly just below the martensite start temperature cooled in order to then use the heat remaining in the core to temper the martensite, which has formed in the surface layers of the wire during the water cooling. Since the The cooling process of the surface of the wire takes place in a time interval of about 0.2 seconds Wire from an incompletely tempered layer of mariensite at the time it entered the reel on the surface and a core that is made up of undercows Auseenit composed with coal face in compulsory solution.

Nach Durchlaufen der genannten Kühlstrecke „oll der Stahidraht möglichst umgehend in den Haspelkorb abgelegt werden. Bei Durchführung dieses Verfahrens soll die Wafzendtemperatur immer so gewählt werden, daß in dem Haspel eine Umwandlungstemperatur von etwa 500 C erreicht wird. Bei diesen Voraussetzungen erfährt der unterkühlte Austenit im Drahtkern während des Haspeins und im Haspelkorb selbst eine Umwandlung zu feinstreifigem Perlit, Durch die freiwer-After passing through the mentioned cooling section "oll the steel wire should be placed in the reel basket as soon as possible. When performing this procedure the Wafzend Temperatur should always be chosen so that in the reel a transition temperature of about 500 C is reached. With these conditions the supercooled austenite in the wire core experiences during of the reel and in the reel basket itself a conversion to fine-striped perlite.

dersdc Umwandlungswärme werden die Wänneverluste durch Abkühlung nicht nur für kurze Zeit ausgeglichen, sondern zusätzlich wird der Draht um etwa 50 C über dia Haspeieintrittstemperatur erwärmt, so daß der Kern des Drahtes eine annähernd isothermethe heat of conversion is the heat losses cooling not only compensates for a short period of time, but also increases the amount of the wire by about 50 C above the hasp inlet temperature, so that the core of the wire is approximately isothermal

ίο Umwandlung in der Perlitstufc erfährt. Gleichzeitig wird der in der Drahtoberflächc vorhandene Martensit vollständig angelassen.ίο undergoes transformation in the Perlitstufc. Simultaneously the martensite present in the wire surface is completely tempered.

Ein auf diese Weise hergestellter Draht weist somit, in der Oberfläche eine angelassene Martensitschicht auf. Im Kern des Drahtes wird ein Ferritanteil von weniger als einem Prozent erreicht. Vorteilhaft ist weiterhin, daß der so hergestellte Stahldraht eine geringere Zunderauflage aufweist als herkömmlich hergestellte Stahldrähte.A wire produced in this way thus shows a tempered martensite layer on the surface. In the core of the wire there is a ferrite content of achieved less than one percent. It is also advantageous that the steel wire produced in this way is a has less scale than conventionally produced steel wires.

Schließlich ist es hinsichtlich der Kapitalinvestitionen sowie der für die Anlagen benötigten Grundfläche vor. wesentlicher Bedeutung, daß der Walzdraht nicht mehr wie bei den zur Zeit angewendeten Verfahren zu Einzelwindungen ausgefächert werden muß, um abzukühlen. Da außerdem die mehrstufige Wasserkühlung nur noch etwa 0,2 see betragen darf, kommt dieAfter all, it is in terms of capital investments as well as the floor space required for the plants. It is essential that the wire rod no longer increases as it was with the methods currently used Single turns must be fanned out to cool. There is also the multi-stage water cooling may only be about 0.2 seconds, the

Fertigungsanlage mit erheblich kürzeren KühlstreckenManufacturing plant with significantly shorter cooling sections

aus als sonst üblich.than usual.

An Hand einet Beispiels werden nachfolgend dieUsing an example, the following are the

erreichbaren Daten erläutert:accessible data is explained:

Ein 83-mm²-Knüppel aus der Stahlsorte D 45-2 wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einen Durchmesser von 5,5 mm ausgewalzt. Der Knüppel weist folgende chemische Zusammensetzung auf (Angaben in %):An 83 mm ² billet made of steel grade D 45-2 is rolled to a diameter of 5.5 mm by the method according to the invention. The billet has the following chemical composition (data in%):

CC. 0,480.48 MnMn 0,500.50 SiSi 0.290.29 PP. 0,0080.008 SS. 0,0240.024 NN 0,00500.0050

Nach Verlassen der Fertigstaffel der Drahtstraße und direkt vor Eintritt in die mehrstufige Wasserkühlung weist der Draht eine Obcrflächcntcmpcraiur von 860 C auf. Die Kühlstrecke wird mit einer Wassermenge von 110 IJi^-Vh gefahren. Die Umwaniilungstemperatur des Drahtes in dem Haspel beträgt dann etwa 500 C. Es erfolgt kein Nachblasen in dem Haspel. Es hat sich gezeigt, daß bei der Herstellung von Draht nach dem neuen Verfahren durch Verzicht auf nachträgliche Kühlung des Ringes im Haspclkorb durch Einblasen von Luft eine weitere Verbesserung der Zieheigenschaften erreicht werden kann.After leaving the finishing line of the wire mill and directly before entering the multi-stage water cooling, the wire has a surface concentration of 860 ° C. The cooling section is run with a water volume of 110 IJi ^- Vh. The temperature at which the wire is wrapped in the reel is then about 500 C. There is no subsequent blowing in the reel. It has been shown that in the production of wire according to the new process, a further improvement in the drawing properties can be achieved by dispensing with subsequent cooling of the ring in the reel basket by blowing in air.

Der so hergestellte Draht, der die Kühlstrecke in 0,2 see durchlaufen hat. weist folgende Eigenschaften auf:The wire produced in this way, which the cooling section in 0.2 see has passed. has the following properties on:

Technologische Eigenschaften über Ringlänge: Streckgrenze - 61 bis 71 kp/mm*;
Zugfestigkeit - 87 bis 96 kp/mm¹;
Einschnürung = 57 bis 6$%
Gesamtquerschnittsabnahme beim Ziehen ohne Drahtabrisse: 85,4%.Technological properties over the length of the ring: yield strength - 61 to 71 kp / mm *;
Tensile strength - 87 to 96 kgf / mm ¹ ;
Neck = 57 to 6 $%
Total decrease in cross-section when drawing without wire breaks: 85.4%.

Gefüge: Im Rand vollständig angelassener Martensit von 0,40 bis 0,45 mm Dicke;
im Kern feinstreifiger Perlit und etwa I % FerritStructure: Martensite completely tempered in the edge, 0.40 to 0.45 mm thick;
in the core fine-striped pearlite and about 1% ferrite

Claims (4)

geringen Leistung von 1,8 bis 3 t/h im Vergleich mitlow output of 1.8 to 3 t / h compared with Patentansprüche; der Leistung der kontinuierlichen Drahtstraße vonClaims; the performance of the continuous wire rod mill of Über 40 t/h nicht mit dem Walzvorgang koppeln,Do not couple over 40 t / h with the rolling process, '^ll" I. Slshldraht mit feinstreifigem Perlit im Kern, Für eine Direktpatentierung von Stahidraht aus der dadurch ge ken !zeichnet, daß der S Walzhitze wurden schon vor vieler» Jahren in den Perlit von einer die Drahtoberflächc bildenden, USA.-Patentschnften 1232 014 und 1295 139 Vorvollständig angelassenen Martensitschicht umgeben schlage gemacht und Anregungen gegeben, aber erst äst, die am Drahtquerschnitt einen Flächenanleil in jüngster Zeit konnten drei Anlagen zur Betriebsrcife von maximal 33% aufweist. entwickelt und in die Praxis eingeführt werden. ' ^ll " I. Slshl wire with fine-striped perlite in the core, for a direct patenting of steel wire from the characteristic that the rolling heat was already many years ago in the pearlite from a United States patent 1232 014, which forms the wire surface and 1295 139 A completely tempered martensite layer surrounded, suggestions were made and suggestions were made, but only ate the wire cross-section, which has recently been able to show three systems with a maximum operating rate of 33%. They were developed and put into practice. 2. Stahldraht nach Anspruch I, gekennzeichnet ίο Allen diesen drei Anlagen ist gemeinsam, daß der durch einen Ferritanteil im Kern von maximal Walzdraht nach dem Austritt aus dem letzten Gerüst einem Prozent. der Drahtstraße in einer Wasserkuhlstrecke vorgekühlt2. Steel wire according to claim I, characterized ίο all these three systems have in common that the due to a ferrite content in the core of a maximum of wire rod after exiting the last stand one percent. the wire mill is pre-cooled in a water cooling section 3. Stahldraht nach Anspruch 1 oder 2, gekenn- wird und anschließend nicht wie herkömmlich im zeichnet durch eine Ges^mtquerschnittsabnahme gewickelten Bund, sondern ausgefachert bis auf beim Kaltziehen von mindestens 85%. 15 Temperaturen unterhalb des Umwandlungrpunkles für3. Steel wire according to claim 1 or 2, is marked and then not as conventional in characterized by a decrease in overall cross-section wound collar, but fanned out up to with cold drawing of at least 85%. 15 temperatures below the conversion point for 4. Verfahren zur Herstellung eines Stahldrahtes feinstreifsgen Perüt abkühlt. Erst anschließend werden nach Anspruch 1,2 oder 3 aus der Walzhitze, wobei die einzelnen Windungen in einer Bundsammeistation der Stahldraht nach Verlassen der Fertigstaffel der zu Ringen gesammelt und gepreßt. Mit allen drei4. Process for the production of a steel wire Feinstreifsgen Perüt cools. Only then will according to claim 1, 2 or 3 from the rolling heat, wherein the individual turns in a coil collecting station the steel wire is collected and pressed into rings after leaving the finishing line. With all three "ß}< *,. Drahtstraße einer mehrstufigen Wasserkühlung Anlagen wird im Draht die Ausbildung eines fcin- "ß} <* ,. Wire mill of a multi-stage water cooling system, the formation of a fcin- m\ unterworfen wird und sich nach dem anschließen- 20 streifigen Perlits erreicht. Nachteilig sind jedoch die m \ is subjected and after the following 20 streaky perlite. However, they are disadvantageous Ss' den Haspeln im Bund an freier Luft auf Raum- hohen Kapitalinvestitionen für die hierzu notwendigenSs' the reels in the bunch in the open air on space-high capital investments for the necessary iiij _s , temperatur abkühlt, dadurch gekennzeichnet, daß Anlagen.iiij _s , temperature cools, characterized in that plants. 41 ' der Stahldraht vor der mehrstufigen Wasserküh- Für die Drahierzeugung, bei denen der Draht im ü> lung auf eine Temperatur von 850 bis 9IO"C ge- Bund gewickelt und abgekühlt wird, schlägt das USA.- %>■>/ bracht und anschließend mehrstufig durch Wasser »5 Patent 2 756 169 ein Verfahren vor, nach welchem der ψ in etwa 0,2 sec an seiner Oberfläche bis unter die Drahi, der mit einer Temperatur von 982" C das letzte f' Martensit-Start-Temperatur abgekühlt wird. Walzgerüst verläßt und in einer mehrstufigen Wässerig kühlstrecke in 1,5 see auf eine Temperatur zwischen °iv; 482 und 750 C abgekühlt wird. Nach dem anschlie- 41 'of the steel wire is wound before the multistage Wasserküh- For Drahierzeugung where the wire in u> Assembly at a temperature of 850 to 9IO "C overall federal and cooled, beats the USA.-%>■> / forward and then in several stages through water »5 Patent 2,756,169 a process before which the ψ in about 0.2 sec on its surface to below the Drahi, which with a temperature of 982" C the last f ' martensite start temperature cooled will. Roll stand leaves and in a multi-stage water cooling section in 1.5 seconds to a temperature between ° iv; 482 and 750 C is cooled. After the subsequent Ιψ; 3o ßenden Haspeln kühlt sich der Draht im Bund an Ιψ; At the end of the reels, the wire cools down in the coil $ freier Luft auf Raumiemperatur ab. Bei der Abkühlung$ free air depends on the room temperature. When cooling down ;> im Bund wird durch die freiwerdende Umwandlungs-;> in the federal government, the conversion I Die Erfindung betrifft einen Stahldraht mit fein- wärme der Wärmeverlust durch Abkühlung för kurzeI The invention relates to a steel wire with fine heat loss of heat through cooling for short ''"■ streifigem Perlit im Kern sowie ein Verfahren zu seiner Zeit ausgeglichen, so daß der Draht eine fast isotherme ''"■ streaky pearlite in the core as well as a method balanced in its time, so that the wire is almost isothermal I Herstellung. 35 Umwandlung in der Perlitstufe erfährt. Dieses Verfah-I manufacture. 35 undergoes transformation in the pearlite stage. This procedure Zur Herstellung hochfester Seildrähte werden koh- ren, das sich stark an das Bleibadpatentieren anlehnt,For the production of high-strength rope wires, coils are used, which are based heavily on the lead bath patenting, lenstoffreiche Stahldrähte durch eine Folge immer empfiehlt jedoch, die Wasserkühlung des Drahtes nichtHowever, getting high-carbon steel wires through a sequence recommends not water cooling the wire ^k kleiner werdende«· Matrizen kaltgezogen. Dabei ist es unter 482T zu treiben, da sonst mit einer Zwischen- ^k shrinking «· dies are cold drawn. It is to be driven below 482T, otherwise with an intermediate ? .üblich, als Ausgangswerkstoff einen Draht zu benutzen, stufen- bzw. Martensitumwandlung zu rechnen ist und ? . It is customary to use a wire as the starting material, step or martensite transformation is to be expected and der außer einer hohen Festigkeit auch eine gute Kalt- 40 dadurch wiederum die Zieheigenschaften des Drahteswhich, in addition to high strength, also has a good cold temperature, which in turn improves the drawing properties of the wire j verformbarkeit besitzt. beträchtlich verschlechtert werden. Allerdings führt j has deformability. will be considerably deteriorated. However, leads