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Verfahren zur Wärmebehandlung gewalzter Stahlerzeugnisse.
Der Kürze und Klarheit wegen wird im nachfolgenden insbesondere auf die Herstellung von Schienen Bezug genommen, obwohl das Verfahren gemäss der Erfindung ganz allgemein auf die Erzeugung gewalzter Stahlwaren anwendbar ist, wobei immer der besondere metallurgische Effekt der Erfindung in Erscheinung tritt.
Bei der Herstellung von Stahlschienen stellt sich häufig der in der Patentschrift Nr. 128602 er- örterte Übelstand der Schichtenbildung ein, deren Ursachen bis auf das Giessen der Ingots zurückgehen und in erster Linie auf die Einwirkung der Heizgase der Wärmegrube, auf die Einwirkungen, denen die Schiene bei der Bearbeitung im Vorwalzwerk unterworfen ist, und schliesslich auf Strukturveränderungen zurückzuführen sind, die die Schiene beim Abkühlen erfährt.
Es ist gefunden worden, dass die oben erwähnte zonische Ungleichmässigkeit der Struktur des Stahles und die ihr entsprechende molekulare Unbeständigkeit vermindert oder vermieden werden können, so dass die fertige Schiene ganz oder im wesentlichen frei von diesen l'belständen ist, wenn das ein-oder mehrmalige Abkühlen der heissen, zum Teil geformten Schiene während des Formgebungsverfahrens, z.
B. zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzoperationen, unter dem Umwandlungspunkt (Ar) des Stahles und das hierauf folgende Wiedererhitzen auf die für die nächste Formgebungsoperation passende Temperatur in Gegenwart von Gasen bzw. mit Hilfe heisser Ofengase vorgenommen werden, deren schädliche Wirkung auf das Glühgut durch die im Patente Nr. 128602 angegebene Mischung verhindert wird, die aus einem Erdalkalioxyd, wie Kalk, und einem kohlenstoffhaltigen inerten, unverbrennlichen Material besteht, dessen Gehalt an freiem Kohlenstoff so gering ist, dass das Material nicht kohlend auf den Stahl einwirken kann.
Falls diese Wärmebehandlung nicht ausreicht, die Strukturfehler zu vermeiden, kann das Verfahren noch durch ein bekanntes normalisierendes Warmbehandeln der fertiggewalzten Schiene ergänzt werden, das darin besteht, dass die Schiene durch den Bereich der Ac-Umwandlungspunkte des Stahles auf eine Temperatur erhitzt wird, die nicht wesentlich höher als 200 C und vorzugsweise 500 über dem Ac3- Umwandlungspunkt liegt (nachdem vorher, wenn nötig, die Schiene auf eine Temperatur unter dem
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durch Abkühlung an der Luft. In diesen Fällen wird erfindungsgemäss das allmähliche Kühlen oder dieses sowie auch das Heizen in Gegenwart bzw. mit Hilfe von Ofengasen vorgenommen, die, wie oben auseinandergesetzt, gegenüber dem Stahl unschädlich gemacht wurden.
Beispiel :
Dieses Beispiel bezieht sich auf die Herstellung einer Schiene aus Chromstahl mit 0'577% Kohlen- stoff, 0-206% Silizium, 0-032% Schwefel, 0-02% Phosphor, 0-74% Mangan, 0-98% Chrom und 0-52% Nickel.
Die Abstichtemperatur betrug 15200 C.
Das obere Ende der Kokille war während des Auskühlens des Blockes mit erschöpfter Kohlungsmischung zur Verhinderung der Oxydation bedeckt. Beim Herausnehmen wurde der Ingot mit einer weiteren Menge dieser Mischung bedeckt. Hiebei war die Temperatur 960 C.
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Der Ingot wurde hierauf in die Wärmegrube eingelegt, deren Boden bis zu einer Höhe von etwa 7 bis 8 cm mit einer Mischung von Kalk und Kesselasche, die 15'6% verbrennbaren Kohlenstoff enthielt, bedeckt war. Das Verhältnis des Kalkes zur Asche im genannten Gemenge war ungefähr 40 : 60 ; seitlich des Ingots wurden Stahlspäne in lockerer Schüttung angeordnet. Der Raum zwischen den Deckeln der Grube und zwischen dem Kopf des Ingots und dem Deckel des Ofens war auch locker mit Stahldrehspänen angefüllt, die auf den Deckeln der Grube aufgehängt waren.
Die Temperatur des Ingots wurde in der Wärmegrube auf 11900 C gebracht, worauf der Ingot mit dieser Temperatur auf das Vorwalzwerk gebracht wurde. Während des Vorwalzens war die Temperatur 1090 C.
Nach dem Vorwalze wurde dann der Knüppel ohne weitere Wärmebehandlung dem Walzen unterzogen, um die Schiene herzustellen. Hiebei war die Endtemperatur der Schiene 995 C.
Die fertiggeformte Schiene liess man dann auf eine Temperatur von ungefähr 5000 C abkühlen, worauf man sie in einem Wiedererwärmungsofen auf etwa 8150 C aufwärmte und dann allmählich in diesem Ofen auf etwa 5400 C abkühlen liess. Schliesslich wurde die Schiene an der Luft abkühlen gelassen.
Das Wiedererwärmen und das allmähliche Abkühlen im Ofen wurden in Gegenwart eines Gemenges durchgeführt, ähnlich dem in der Wärmegrube verwendeten, indem der Ofen in derselben Art mit dem Mittel zur Verhinderung der Oxydation beschickt wurde.
Es wurde gefunden, dass, ohne einen Verlust an Zugfestigkeit, sowohl die Dehnung als auch die
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sind die betreffenden Werte für die Schiene angeführt.
Maximale Zugfestigkeit 81'80 leg pro mm2,
Dehnung 15%,
Querschnittsverminderung des Probestückes 31-6%.
Die entsprechenden Werte für eine auf übliche Arthergestellte Schiene, die genau so wärmebehandelt wurde, einschliesslich der letzten Walzoperation, und die dieselbe Analyse ergab mit Ausnahme des Nickelgehaltes im Stahl, waren die folgenden :
Maximale Zugfestigkeit 82-05 lcg pro MM
Dehnung 2%,
Querschnittsverminderung des Probestückes 2%.
Ausser der oben angegebenen Verbesserung in den Werten für Dehnung und Querschnittsverminderung zeigten die erfindungsgemäss behandelten Schienen ein wesentlich besseres Verhalten bei den Fallproben. Die Unterschiede, die sich bei diesen Proben ergaben, waren bedeutend. Von den Chromstahlschienen, die nach dem gewöhnlichen Verfahren hergestellt waren, brach beinahe jede bei dem Fallversuch beim zweiten Schlag, während die nach der vorliegenden Erfindung behandelten Schienen bei dem Fallversuch mehr als drei Schläge aushielten, ohne zu brechen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Wärmebehandlung gewalzter Stahlerzeugnisse, insbesondere aus Chromstahl oder Stahl mit einem geringen Gehalt eines die Umwandlungspunkte des Stahles herabdrückenden Zusatzes, wie Nickel oder Kobalt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des heissen Stahlgegenstandes durch die Ar-Umwandlungspunkte des Stahles und die hierauf folgende Wiedererhitzung auf die zur weiteren Formung notwendige Temperatur in Gegenwart der im Patente Nr. 128602 gekennzeichneten Mischung vorgenommen werden.