DE3033500C2

DE3033500C2 - Verfahren zur direkten Wärmebehandlung von warmgewalztem Walzgut

Info

Publication number: DE3033500C2
Application number: DE3033500A
Authority: DE
Inventors: Jiro Hikari Yamaguchi Tominaga
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1979-09-06
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1987-04-02
Also published as: DE3033500A1; SE448742B; GB2064593A; GB2064593B; SE8006201L; US4314860A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur direkten Wärmebehandlung von warmgewalztem Walzgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bisher werden in Warmwalzwerken hergestellte Stahldrähte aus kohlenstoffreichem Stahl luftpatentiert (nachstehend als LP-Verfahren bezeichnet) oder bleipatentiert (nachstehend als BP-Verfahren bezeichnet) vor dem Drahtziehen, um die Ziehbarkeit, die Zugfestigkeit und die Zähigkeit zu erhöhen.
Aus "Neue Hütte", 12 (1967), Heft 10, S. 609-614, ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem das Walzgut durch kontrolliertes Abkühlen mit einer solchen Kühlgeschwindigkeit abgekühlt wird, daß sich im Walzgut ein Sorbit-Gefüge ausbildet; diese direkte Wärmebehandlung wird nachstehend als DP-Verfahren bezeichnet. Bekanntlich weist der nach dem BP-Verfahren hergestellte Draht eine hohe Festigkeit sowie eine hohe Zähigkeit auf, und seine Metallstruktur ist vollständig in ein Sorbit-Gefüge überführt worden; ferner ist die Gleichmäßigkeit des Drahtes über seine Gesamtlänge wesentlich verbessert. Die Qualität der bisher nach dem DP-Verfahren hergestellten Drähte ist gleich der von nach dem LP-Verfahren hergestellten Drähten. Die Drahtqualität von nach dem BP- Verfahren hergestellten Drähten ist jedoch bisher noch nicht erreicht worden.
Um die Festigkeit und die Zähigkeit von nach dem BP-Verfahren hergestellten Drähten mit dem DP-Verfahren zu erreichen, ist die Kühlgeschwindigkeit nach dem Warmwalzen, insbesondere die Kühlung unterhalb Ar&sub1; besonders wichtig, und eine gesteuerte Kühlung auf eine geeignete Temperatur sollte mit einer geeigneten Kühlgeschwindigkeit von 10 bis 100°C/Sekunden in Abhängigkeit von der Güte, der Art und der Größe des Stahlstabes oder Stahldrahtes erfolgen.
Wenn die vorstehend beschriebene gesteuerte Kühlung unmittelbar nach dem letzten Fertiggerüst des Warmwalzwerkes oder kurz nach dem Kühlführungsrohr erfolgt, hat sich jedoch gezeigt, daß man mit dem bekannten DP-Verfahren nicht die gleiche Drahtqualität wie beim BP-Verfahren erzielt, da die Mikrostruktur des Drahtes nach der gesteuerten Kühlung aufgrund der Temperaturdifferenz nicht gleichförmig ist; wie nachstehend näher erläutert, beruht dies auf der Richtung sowohl des Querschnitts als auch der Länge des Drahtes vor dem gesteuerten Abkühlen.
Um die unterschiedliche Struktur des Drahtes nach dem gesteuerten Abkühlen zu vermeiden, sollte die Temperatur des Drahtes über seine gesamte Länge gleichförmig sein, wenn die gesteuerte Abkühlung bei einer Temperatur oberhalb Ar&sub1; beginnt. Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Drahtes über seine Länge oberhalb Ar&sub1; sind beschrieben etwa in der JP-PS 23 215/70, der JP-PS 19 767/71 sowie in der JP-OS 1 49 811/78. Die JP-PS 23 215/70 beschreibt die Aufrechterhaltung einer möglichst gleichförmigen Drahttemperatur durch mehrstufiges Sprühkühlen nach dem Warmwalzen des Drahtes auf einem Richtwalzwerk. Die Temperaturdifferenz des Drahtes vor dem Richten oder Aufspulen ist jedoch relativ groß und beträgt bis zu 10%, so daß es schwierig ist, eine gleichförmige Temperatur aufrechtzuerhalten, insbesondere da in der jüngsten Vergangenheit Hochgeschwindigkeitswalzwerke vorherrschen.
Obgleich die gleichförmige Temperatur des Drahtes vor dem Richten erreicht werden kann, wird befürchtet, daß die Temperaturdifferenz nach dem Richten am Beginn der gesteuerten Abkühlung auftreten kann. Die JP-PS 19 767/71 sowie die JP- OS 1 49 811/78 beschreiben Versuche zur Förderung des Wachstums von Austenitkristallkörnern durch Beibehalten oder Erhitzen des Drahtes in der Austenit-Zone, und bei der JP-PS 19 767/71 ist es erforderlich, den Draht auf eine wesentlich höhere Temperatur als Ar&sub1; und insbesondere auf über A&sub3;+50°C zu erhitzen; dies verursacht übermäßigen Zunder und daher Nachteile beim Entzundern und darüber hinaus eine verschlechterte Oberfläche des Drahtes.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum direkten Wärmebehandeln von warmgewalztem Walzgut (d. h. ein DP-Verfahren) zu schaffen, mit dem eine Drahtqualität erreicht werden kann, die mindestens gleich der ist, die mit dem BP-Verfahren (Bleipatentier-Verfahren) erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen DP-Verfahren erhält man für den warmgewalzten Draht einen Wärmezyklus, bei dem der noch mit hoher Temperatur aus dem Warmwalzwerk austretende Draht einer gesteuerten Abkühlung unterworfen und dabei die Walzhitze ausgenutzt und danach der Draht wiedererwärmt wird. Bei dem Wärmezyklus des erfindungsgemäßen DP-Verfahrens wird der noch heiße warmgewalzte Draht auf einer Temperatur unmittelbar oberhalb Ar&sub1; unter Ausnutzung der gespeicherten Wärme gehalten, danach der gesteuerten Abkühlung unterworfen und danach wieder erwärmt, so daß man die gleiche Drahtqualität wie beim BP-Verfahren erhält.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 Umwandlungsschaubilder bei der Abkühlung,
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3 ein Diagramm zum Vergleich der Kühlgeschwindigkeit beim erfindungsgemäßen DP-Verfahren sowie beim BP- Verfahren und
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung des Wärmezyklus beim erfindungsgemäßen DP-Verfahren.
Bei dem erfindungsgemäßen DP-Verfahren wird ein noch heißer, warmgewalzter Draht nach dem Warmwalzen einer gesteuerten Abkühlung mit einer Kühlgeschwindigkeit bis zu einer Temperatur nicht unterhalb M _s unterworfen, um das Sorbit-Gefüge zu erhalten; danach erfolgt eine erneute Erwärmung auf eine Temperatur, die im isothermen ZTU-Schaubild (Zeit- Temperatur-Umwandlungsschaubild; i-ZTU) des verwendeten Stahls im wesentlichen der Temperatur des Scheitelpunktes der Perlitnase entspricht, um den Stahl zur Gewährleistung der vollständigen Transformation des untransformierten Austenit-Gefüges in das Sorbit-Gefüge auf dieser Temperatur für einen ausreichend langen Zeitraum zu halten.
In Fig. 1 ist das Umwandlungsschaubild vom SWRH (harter Stabstahldraht) 82B zusammen mit Kühlkurven dargestellt. Um einen Draht von der gleichen Qualität wie der beim BP-Verfahren zu erhalten, ist es außerordentlich wichtig, den Draht einer gesteuerten Abkühlung in zwei Kühlschritten zunächst bis Ar&sub1; und dann bis zu einer Temperatur unterhalb Ar&sub1; zu unterwerfen, wobei der 2. Kühlschritt wesentlicher ist. Beispielsweise sollte der Draht entlang der Linie L abgekühlt der Scheitelpunkt des kontinuierlichen ZTU-Schaubilds (Umwandlungskurve für kontinuierliche Kühlung) gekreuzt werden. Wenn jedoch Schwankungen beim Abkühlen bis auf Ar&sub1; auftreten, tritt bei einigen Abschnitten des Drahtes eine erhebliche Zeitdifferenz vor dem Kreuzen der Perlitnase des kontinuierlichen ZTU-Schaubilds (k-ZTU-Schaubild) auf. Versucht man daher, mit jedem Abschnitt des Drahtes die Perlitnase zu kreuzen, so tritt am kühlen Teil des Drahtes eine Art "Unterkühlung" auf. Derart unterkühlte Drähte erreichen jedoch nicht die Qualität von BP-Drähten.
Versucht man diese Unterkühlung zu vermeiden, so wird der Abschnitt des Drahtes mit hoher Temperatur, beispielsweise am Punkt C, nicht die Perlitnase queren, was zur Bildung eines groben Perlit-Gefüges, das bei hoher Temperatur transformiert wird, führt. Daher erhält man nicht die Festigkeit wie beim BP-Verfahren.
Bei dem erfindungsgemäßen DP-Verfahren wird das untransformierte Austenit-Gefüge in ein feines Sorbit-Gefüge bei der Scheiteltemperatur des isothermen ZTU-Schaubilds (vgl. Kurve A) während eines relativ kurzen Zeitraums transformiert; in der vorherigen Bearbeitungsstufe wird das Walzgut keiner relativ starken gesteuerten Abkühlung unterworfen.
Bei der gesteuerten Abkühlung in der ersten Stufe des Schaubilds in Fig. 1 von SWRH82B-Draht kann trotz sehr sorgfältiger Abkühlung und Beendigung der Abkühlung oberhalb M _s keine Drahtqualität gleich der beim BP-Verfahren wegen der Martensit-Bildung erhalten werden. Wenn beispielsweise die Abkühlung am Punkt b (400°C) aufhört, kann der Draht nicht mehr so abgekühlt werden, daß die P _f-Linie des isothermen ZTU-Schaubilds (= i-ZTU) gekreuzt wird, und zwar trotz Luftkühlung (c) oder Beibehaltung bei (b). Wenn z. B. die Kühlung bei B (400°C) endet, so wird weder beim Luftkühlen (C) noch beim Temperaturhalten (b) die P _f-Kurve im i-ZTU-Schaubild gekreuzt; daher erhält man nicht das Sorbit-, sondern das Martensit-Gefüge. Wird die Abkühlung am Punkt a (500°C) beendet, so erreicht man mit der Luftkühlung (c) nicht die P _f-Kurve im ZTU-Schaubild. Selbst wenn der Draht bei dieser Temperatur gehalten wird, so sind nach Ar&sub1; etwa 20 Sekunden zum Queren der P _f-Linie des isothermen ZTU-Schaubilds erforderlich, und bei Luftkühlung wird P _f nicht erreicht.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß beim erfindungsgemäßen DP-Verfahren die Wärmebehandlung des Drahtes derart erfolgt, daß er über seinem gesamten Querschnitt und über seine gesamte Länge die Perlitnase des k-ZTU-Schaubilds schneidet, und danach wird der Draht wieder erwärmt, um die P _f-Linie des i-ZTU-Schaubilds zu schneiden; schließlich wird der Draht bei einer bestimmten Temperatur (570°C in Fig. 1) gehalten, der der Scheiteltemperatur des i-ZTU-Schaubilds entspricht, um eine vollständige Transformation des untransformierten Austenits in Sorbit zu erreichen.
Wenn gemäß Fig. 1 der heißeste Teil des Drahtes den Scheitelpunkt des k-ZTU-Schaubilds schneidet und den Punkt a erreicht, so hört die gesteuerte Abkühlung auf, und obwohl zu diesem Zeitpunkt der kühlste Teil des Drahtes unterkühlt ist und den Punkt b erreicht, schneiden beide Teile durch Wiedererwärmen gemäß Kurve A gemeinsam die P _f-Linie des i-ZTU-Schaubilds, was die vollständige Transformation in Sorbit bewirkt.
Die gesteuerte Abkühlungsgeschwindigkeit hängt von der Güte und dem Durchmesser des Drahtes ab und beträgt vorzugsweise 45°C/Sekunden für Drähte mit 5,5 mm Durchmesser, 30°C/Sekunden für Drähte mit 9 mm Durchmesser und 20°C/Sekunden für Drähte mit 13 mm Durchmesser bei SWRH82B-Stahldrähten.
Die gesteuerte Abkühlung kann in einem Zeitraum aufhören, der länger ist als die Zeit, während der der heißeste Teil des Drahtes den Scheitelpunkt des k-ZTU-Schaubilds schneidet, und der kürzer ist als die Zeit, bei der der kühlste Teil des Drahtes M _s erreicht. Da dies von der chemischen Zusammensetzung des Drahtes sowie dessen Größe abhängt, ist eine vorherige Festlegung möglich. Bei SWRH82B-Draht beträgt die Zeit nach Ar&sub1; 5 bis 12 Sekunden für einen Draht von 5,5 mm Durchmesser, 7 bis 19 Sekunden für 9 mm Durchmesser-Draht und 9 bis 29 Sekunden für 13 mm Durchmesser-Draht. Vorzugsweise sollte jedoch diese Zeit kürzer sein, da relativ viel Zeit zum Wiedererwärmen erforderlich ist, wenn der Draht unterkühlt ist. Die Warmhaltezeit für den Draht bei einer Temperatur gleich der Scheiteltemperatur des i-ZTU-Schaubilds hängt von den Drahtabmessungen ab, wobei meist mehr als 10 Sekunden ausreichend sind.
Man erhält somit das Sorbit-Gefüge wie bei dem BP-Verfahren durch Wiedererwärmen des Drahtes auf eine Temperatur entsprechend der Scheiteltemperatur des i-ZTU-Schaubilds. Es muß jedoch befürchtet werden, daß dann, wenn der heißeste Teil des Drahtes die Scheiteltemperatur des k-ZTU-Schaubilds schneidet, sich der kühlste Teil des Drahtes auf unter M _s abkühlt, und zwar in Abhängigkeit von der Güte und der chemischen Zusammensetzung des Drahtes, dessen Abmessungen oder von den Reduzierschritten beim Warmwalzen.
Ein derartiges Beispiel ergibt sich bei Erreichen von Ar&sub1;, da hier die Temperaturschwankungen innerhalb des Drahtes groß oder der Scheitel des k-ZTU-Schaubilds ziemlich breit ist. Im Rahmen der Erfindung ist dabei herausgefunden worden, daß beim Erreichen von Ar&sub1;, wenn die Temperaturschwankungsbreite innerhalb des Drahtes mehr als 200°C beträgt, der Draht auf einer Temperatur unmittelbar oberhalb Ar&sub1; gehalten werden muß. In diesen Fällen ist es besonders vorteilhaft für praktische Anwendungen, die Drahttemperatur in Richtung sowohl des Querschnitts als auch der Länge dadurch gleichförmig zu halten, daß man die Temperatur auf unmittelbar oberhalb Ar&sub1; hält. Es ist jedoch nicht erforderlich, den Draht auf dieser Temperatur zu halten, wenn die Temperaturschwankungsbreite innerhalb des Drahtes unterhalb 200°C oder vorzugsweise unterhalb 100°C liegt, wenn die Temperatur des Drahtes Ar&sub1; erreicht.
Das Warmhalten erfolgt in der nachstehenden Weise: Entlang einer Fördereinrichtung, auf der ein endloser Drahtring in nichtkonzentrischer, überlappender Form fortschreitet, ist eine Warmhaltezone vorgesehen, in der der Ring auf einer gesteuerten Temperatur gehalten wird. Wenn sich die Warmhaltetemperatur auf unter Ar&sub1; verringert, schreitet während dieses Zeitraums die Transformation des Austenits zu Ferrit+Perlit fort, so daß sich das gewünschte Sorbit-Gefüge nicht bildet. Wenn ferner die Warmhaltetemperatur auf über Ar&sub1; steigt, so tritt wiederum ein Temperaturunterschied innerhalb des Drahtes auf, bis die Temperatur Ar&sub1; erreicht ist, so daß das erfindungsgemäße Ziel nicht erreicht werden kann. Daher ist Ar&sub1;+50°C als oberer Grenzwert bevorzugt.
Die Warmhaltedauer hängt von dem Wärmeübergang oder der Leitfähigkeit des Drahtes ab und wird entsprechend dem Drahtdurchmesser in der nachstehenden Weise vorzugsweise festgelegt: Über 3 Sekunden für einen Draht von 5,5 mm Durchmesser, über 5 Sekunden für einen Draht von 9 mm Durchmesser und über 7 Sekunden für einen Draht von 13 mm Durchmesser.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend mit Bezug auf die in Fig. 2 dargestellte schematische Anordnung näher erläutert.
Ein Stabdraht 12 mit einer Temperatur von etwa 1000°C, der aus dem letzten Fertiggerüst 11 eines Warmwalzwerkes austritt, wird auf eine Temperatur oberhalb Ar&sub1; während mehrerer Sekunden in einem Kühlführungsrohr 13 wassergekühlt und wird auf einer Fördereinrichtung 16 in Form aufeinanderfolgender, nicht konzentrischer, überlappender, loser und kreisförmiger Windungen 17 über eine Treibwalze 14 und eine Ablagehaspel oder Konus 15 abgelegt. Wird der Draht 12 kurz abgeschreckt, so daß die Temperaturschwankungen in Richtung des Querschnitts und der Länge des Drahtes zu Temperaturdifferenzen von etwa 100 bis 300°C führen. Da ferner überlappende und nichtüberlappende Abschnitte der nichtkonzentrischen Drahtringe auf der Fördereinrichtung sind, treten auch Temperaturdifferenzen zwischen diesen Ringen auf.
Die obige Temperaturdifferenz auf der Fördereinrichtung ergibt sich dann, wenn der Draht in dem Kühlungsführungsrohr nicht wassergekühlt wird. Wenn in diesem Zustand mit der Temperaturdifferenz die gesteuerte Abkühlung begonnen wird, so kann das Ziel, nämlich die gleiche Drahtqualität wie beim BP-Verfahren zu erzielen, nicht erreicht werden, da die fortschreitende Gefügetransformation in einigen Teilen des Drahtes abweicht und auch eine Gefügevariation auftritt.
Während daher die lose, nichtkonzentrische Drahtspule 17 auf der Fördereinrichtung 16 transportiert wird, wird der Draht 17 durch den Warmhalteofen 18 geführt, um über den gesamten Draht einschließlich Querschnitt und Länge eine gleichförmige Temperatur zu erhalten, die gleich einer Temperatur unmittelbar oberhalb Ar&sub1; ist. Es kann ein beliebiger Warmhalteofen 18 verwendet werden, beispielsweise ein Ofen mit einer Haube und einer Heizvorrichtung auf der Fördereinrichtung 16 oder mit einem Salzbad. Wesentlich ist nur, daß der Ofen den Draht auf einer bestimmten Temperatur halten kann. Falls jedoch die Warmhaltetemperatur auf unter Ar&sub1; fällt, schreitet die Transformation von Austenit zu Ferrit + Perlit fort, so daß das gewünschte Sorbit-Gefüge nicht erhalten werden kann.
Wenn die Temperatur den Wert Ar&sub1; sehr stark übersteigt, so tritt in dem nachfolgenden, gesteuerten Kühlschritt wieder eine Temperaturdifferenz auf, bis der Draht Ar&sub1; durchläuft, so daß das gewünschte Ziel nicht erreicht werden kann und sich in größerem Umfang Zunder bildet. Dies beeinflußt beim nächsten Verfahrensschritt die Entzunderung, und die Drahtoberfläche wird ebenfalls verschlechtert; daher ist es bevorzugt, die Drahttemperatur auf einer Temperatur von Ar&sub1; bis Ar&sub1;+50°C zu halten. Die bevorzugte Warmhaltedauer ist vorstehend erwähnt.
Nachdem die Drahttemperatur auf einen Wert unmittelbar oberhalb Ar&sub1; eingestellt worden ist, wird der Draht in ein Salzbad 19 mit geringer Temperatur eingetaucht, um die gesteuerte Abkühlung mit einer Kühlgeschwindigkeit durchzuführen, die durch die Güte und die Abmessungen des Stahldrahtes bestimmt wird.
Folgende Gründe sind für die Verwendung des Salzbades maßgebend: Da die Temperatur des Salzbades auf über M _s gehalten wird, kann sich kein Martensit bilden (das beim Queren von M _s auftritt), und zwar selbst dann nicht, wenn die Kühlungsdauer zu lange sein sollte. Durch Eintauchen in ein Bad mit einer Temperatur über M _s erhält man eine Kühlgeschwindigkeit gleich der bei dem BP-Verfahren.
Beim Abschrecken mittels Druckluft und versprühtem Wasser oder nur mittels versprühtem Wasser und falls die Abkühlung des Drahtes mit einer Geschwindigkeit gleich der beim BP-Verfahren erfolgt, ist es schwierig, die Kühlung oberhalb M _s, bei der Martensit gebildet wird, sicher zu beenden.
Die gewünschte Kühlgeschwindigkeit zur Erzielung des Sorbit- Gefüges entsprechend der bei dem BP-Verfahren hängt von der Güte und den Abmessungen des Drahtes ab und ist vorstehend erläutert. Um die obige Kühlgeschwindigkeit in dem Salzbad 19 zu erreichen, wird vorzugsweise ein Salz mit relativ großer Wärmeleitfähigkeit, wie Nitrate, verwendet, und der Draht wird in ein Salz mit wesentlich geringerer Temperatur als der des Bleibades bei dem BP-Verfahren eingetaucht. Die Temperatur des Salzes liegt vorzugsweise über M _s, jedoch vorzugsweise unterhalb 550°C. Wenn der Draht in das Salzbad mit einer Temperatur unterhalb M _s eingetaucht wird, kann sich Martensit bilden. Wenn jedoch im Gegensatz hierzu die Temperatur über 550°C liegt, kann das gewünschte Sorbit- Gefüge nicht erhalten werden, da die Kühlgeschwindigkeit bei der Güte und den Abmessungen des verwendeten Drahtes relativ gering ist. Wenn ferner das Salz in dem Salzbad mit niedriger Temperatur umgerührt wird, kann die gewünschte Kühlgeschwindigkeit leichter erreicht werden.
Fig. 3 zeigt beispielhaft das Kühldiagramm eines SWRH62B- Drahtes von 5,5 mm Durchmesser bei 750°C, der in ein Schmelzbad aus Natriumnitrat im Vergleich zu einem Blei (Pb)-Bad eingetaucht wird. In Fig. 3 bezieht sich die Kurve a auf das Salz mit 550°C, b auf das Blei-Bad von 550°C und c bis e auf das Salz mit 450°C, 400°C bzw. 350°C.
Tabelle I zeigt die mittlere Kühlgeschwindigkeit unmittelbar vor Beginn der Perlit-Transformation in Verbindung mit Drähten von 5,5 und 13 mm Durchmesseer aus einem Stahl gleicher Güte. Tabelle I &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz9&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Aus Tabelle I und Fig. 3 ergibt sich, daß die Kühlgeschwindigkeit gleich der bei dem BP-Verfahren durch Eintauchen des Drahtes in das Salzbad erreicht werden kann. Nach dem Eintauchen des Drahtes in das Salzbad 19 mit niedriger Temperatur wird der Draht erneut in ein Salzbad 20 mit hoher Temperatur eingetaucht. Wie vorstehend ausgeführt, wird in der Verfahrensstufe, in der das Sorbit-Gefüge durch Eintauchen des Drahtes in das Salzbad 19 mit niedriger Temperatur und durch Abkühlen mit einer gewünschten Kühlgeschwindigkeit gebildet wird, der untransformierte Austenit noch beibehalten. Der Draht wird so in das Salzbad mit niedriger Temperatur während eines längeren Zeitraums eingetaucht, um eine vollständige Transformation zu gewährleisten, jedoch wird kein Martensit gebildet; dagegen wird in diesem Teil das Bainit-Gefüge gebildet, so daß ein Draht mit der gleichen Güte wie beim BP-Verfahren nicht erhalten werden kann.
Obwohl ein Draht mit einer Qualität etwa gleich der beim BP-Verfahren erhalten werden kann, so würde jedoch die Gesamtlänge der Produktionsstrecke in wirtschaftlich nachteiliger Weise sehr groß werden, da für den Tauchvorgang ein sehr langer Zeitraum erforderlich wäre. Daher wird der Draht in das Salzbad 19 mit niedriger Temperatur eingetaucht, um mit einer gewünschten Kühlgeschwindigkeit zu kühlen, so daß die Scheiteltemperatur des k-ZTU-Schaubilds gekreuzt wird; danach erfolgt erneut ein Eintauchen in das Salzbad 20 mit hoher Temperatur, um den Draht wieder auf eine Temperatur gleich der Scheiteltemperatur des i-ZTU-Schaubilds zu erwärmen, um in kurzer Zeit eine vollständige Umwandlung des untransformierten Austenits zu erzielen und damit die gesamte Sorbit-Struktur zu erhalten. Die Temperatur des Salzbades 20 (mit hoher Temperatur) liegt vorzugsweise auf einem Wert gleich der Scheiteltemperatur des i-ZTU-Schaubilds und liegt im Bereich von 500 bis 600°C in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des Drahtstahls. Die Warmhaltedauer hängt von der Wärmeleitfähigkeit des Drahtes ab und damit auch von dessen Durchmesser. Die Warmhaltedauer beträgt vorzugsweise über 10 Sekunden. Bei dieser Behandlung ist es vorteilhaft, den Draht in ein Salzschmelzbad einzutauchen, da er zum Kreuzen der P _f-Linie im i-ZTU-Schaubild in einem kurzen Zeitraum auf eine hohe Temperatur erhitzt werden muß, aber dabei nicht überhitzt werden darf. Wenn beispielsweise ein gasbefeuerter Ofen oder ein Ofen mit Widerstandsheizung verwendet wird, so ist zur Erhöhung der Temperatur eine relativ lange Zeit erforderlich oder es besteht die Gefahr der Überhitzung des Drahtes, so daß die gewünschte Struktur nicht erreicht werden kann. Derartige Öfen sind daher weniger erwünscht.
Nach dem Verlassen des Salzbades 20 wird der Draht in einen Waschbehälter 21 eingetaucht, um das anhaftende Salz abzuwaschen und zu entfernen. Nach Sicherstellung der vollständigen Transformation in dem Salzbad 20 mit hoher Temperatur kann der Draht im Freien abgekühlt werden, da nicht die Gefahr der Bildung von Martensit besteht. Wenn jedoch anhaftendes Salz verblieben ist, so führt dies zu Rost und Korrosion. Daher wird der Draht gewaschen und das Salz zurückgewonnen. Das Waschen und Reinigen erfolgt durch Besprühen des Drahtes mit Wasser von oben und unten auf den Transportwalzen und gegebenenfalls durch die kombinierte Verwendung eines Waschbehälters 21 sowie durch Besprühen mit Wasser zusätzlich zum Eintauchen des Drahtes in den Waschbehälter 21 gemäß Fig. 2. Der so gewaschene und gereinigte Draht wird in einem Sammelbehälter 22 aufgesammelt.
Ausführungsbeispiele sind nachstehend näher erläutert. Beispiele für verschiedene Wärmebehandlungen gemäß Tabelle III mit hartem Stahldraht SWRH62B, 72B und 82B mit der chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle II und 5,5 bis 12,7 mm Durchmesser sind in den Tabellen IV und V aufgeführt. Eine erfindungsgemäße Wärmebehandlung D ist in Fig. 4 dargestellt: Der schraffierte Teil ist der Bereich der Temperaturschwankungen zwischen lokalen Drahtabschnitten; 1 bedeutet Warmhalten unmittelbar oberhalb Ar&sub1;, 2 = gesteuerte Abkühlung und 3 = Warmhalten bei der Scheiteltemperatur des i-ZTU-Schaubilds. Tabelle II &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz7&udf54; Tabelle III (Wärmebehandlung) &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz15&udf54; &udf53;vu10&udf54; Tabelle IV &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz25&udf54; Tabelle V &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz42&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Wie sich aus den Tabellen IV und V ergibt, kann in Draht der gleichen Qualität wie der nach dem bekannten BP-Verfahren hergestellte Draht insbesondere mit den Ausführungsformen D&sub1; und D&sub2; gemäß der Erfindung hergestellt werden. Bei Anwendung des Verfahrens B, bei dem die Scheiteltemperatur im ZTU-Schaubild nicht beibehalten wird, erhält man einen Draht mit beigemischtem Martensit, d. h. man erhält nicht die Drahtqualität wie bei dem BP-Verfahren. Bei Anwendung des A-Verfahrens, bei dem die Scheiteltemperatur des ZTU-Schaubilds nicht beibehalten wird, besteht die Struktur des Drahtes aus einem Gemisch von Perlit, Sorbit und Martensit, und darüber hinaus bestehen in vielen Abschnitten des Drahtes starke Unterschiede.

Claims

1. Verfahren zur direkten Wärmebehandlung von warmgewalztem Stahldraht oder Stabstahl (Walzgut) unmittelbar nach dem letzten Fertiggerüst eines Warmwalzwerkes durch

a) kontrolliertes Abkühlen des Walzgutes aus der Walzhitze auf eine Temperatur nicht unterhalb M _s, um in dem Walzgut ein Sorbitgefüge auszubilden,

dadurch gekennzeichnet,

b) daß das Walzgut erneut auf eine Temperatur erwärmt wird, die im isothermen ZTU-Schaubild des verwendeten Stahls im wesentlichen der Temperatur des Scheitelpunktes der Perlitnase entspricht,

c) daß das Walzgut so lange auf dieser Temperatur gehalten wird, bis das noch nicht umgewandelte Austenit-Gefüge im wesentlichen vollständig in ein Sorbit-Gefüge umgewandelt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kontrollierte Abkühlen des Walzgutes im Temperaturbereich von Ar&sub1; bis über M _s erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt a) das Walzgut in ein Salzbad, dessen Temperatur von M _s bis 550°C beträgt, entsprechend der gewünschten Kühlgeschwindigkeit eingeführt und beim Verfahrensschritt b) das Walzgut in einem Salzbad für über 10 Sekunden gehalten wird, dessen Temperatur von 500 bis 600°C beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Abkühlung in einem Zeitraum beendet wird, der länger ist als der Zeitraum, in dem der heißeste Teil des Walzgutes, das in Form nichtkonzentrischer Ringe vorliegt, das Perlitgebiet im kontinuierlichen ZTU-Diagramm für den verwendeten Stahl schneidet, und der kürzer ist als der Zeitraum, in dem der kühlste Teil des Walzgutes die M _s-Linie erreicht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz zwischen dem heißesten und dem kühlsten Teil des Walzgutes, das in Form nichtkonzentrischer Ringe vorliegt, vor dem kontrollierten Abkühlen unter 200°C beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das warmgewalzte Walzgut, das in Form nichtkonzentrischer Ringe vorliegt, vor dem gesteuerten Abkühlen bei gleichmäßiger Temperatur im Temperaturbereich von Ar&sub1; bis Ar&sub1;+50°C gehalten wird.