DD221759A1

DD221759A1 - Betonstahl warmgewalzt und thermisch verfestigt

Info

Publication number: DD221759A1
Application number: DD84260372A
Authority: DD
Inventors: Kurt Welfle; Heinz Winterstein
Original assignee: Florin Stahl Walzwerk
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1984-02-28
Publication date: 1985-05-02
Also published as: SE8500968D0; DE3502385A1; DK75785D0; IN164682B; IT1200391B; DK75785A; FR2560217B3; DD221759B1; IT8519677A0; SE8500968L; FR2560217A1

Abstract

Die Erfindung betrifft warmgewalzten thermisch verfestigten Betonstahl mit einer Mindeststreckgrenze von 500 MPa und universeller Schweisseignung im Abmessungsbereich 6 bis 32 mm Nenndurchmesser. Ziel der Erfindung ist die Verarbeitung von mit Cr, Cu, Mo und Ni verunreinigtem Schrott zu hochwertigem Betonstahl. Aufgabe ist es, eine Legierungszusammensetzung anzugeben, die es gestattet, die Legierungsverunreinigungen zur Gebrauchswerterhoehung an Stelle der technologisch bislang vorgesehenen Si- und Mn-Zugabe zu nutzen. Geloest wird die Aufgabe, indem abweichend von der standardmaessigen Vorschrift einer Legierungstoleranz fuer Si und Mn und niedrigen zulaessigen Grenzwerten fuer Cr, Cu, Mo und Ni abgegangen wird und statt dessen der Gesamtlegierungseinfluss von Si, Mn, Cr, Cu, Mo und Ni gewichtet und begrenzt wird und fuer die einzelnen Elemente grosse Toleranzen zugelassen werden, wobei einzelne Elemente innerhalb der neuen Grenzwerte in beliebiger Menge und Kombination enthalten sein duerfen, wenn der Wert fuer das Legierungsaequivalent und damit auch fuer den Gesamtlegierungseinfluss auf die Streckgrenze anspruchsgerecht eingehalten wird.

Description

Ursprungsbet ri e b IPC: C 22 D 38/00

VEB Stahl- und Walzwerk "Wilhelm Florin" im TSB Qualitäts- und Edelstahl-Kombinat Büro für Schutzpechtβ 1422 Hennigsdorf Seltener Straße

Titel der Erfindung

Betonstahl warmgewalzt und thermisch verfestigt

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung.betrifft warmgewalzten thermisch verfestigten Betonstahl mit einer MindestStreckgrenze von 5OQ MPa und universeller Schweißeignung im Abmessungsbereich 6 bis 32 mm Nenndurchmesser, der erhöhte Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften erfüllt. Die Erfindung ist in der Metallurgie bei der ErSchmelzung dieses Stahles, bevorzugt bei hohen Schrott zu Roheisenverhältnissen im Einsatz und überhöhten Legierungselementgehalten an Cr, Cu, Mo und Ni anwendbarund berücksichtigt die speziellen Bedingungen von Strangguß.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Steigende Schrottverseuchung mit metallurgisch nicht oder nur schwer beeinflußbaren Elementen wie Cr, Cu Mo und Ri führt zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von Stählen, die diese Elemente nur bis zu einem bestimmten Maximalwert enthalten dürfen. Der Gebrauchswert von höherfesten Betonstählen wird im wesentlichen vom Festigkeitsniveau, der Svhweißeignung und den Elastizitätseigenschaften bestimmt.

_/. /!DD 40 P/, * i C-V.l\ii

Diese .Eigenschaften besitzen die Stable aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und des Herstellungsverfahrens.

Alle im Stahl enthaltenen Legierungselemente behindern bei Belastung in irgendeiner Form mehr oder weniger die Bewegung von TerSetzungen und verschieben damit den Fließbeginn zu höheren Spannungen, wodurch die Festigkeit gesteigert wird und die Verformungsfähigkieit insgesamt abnimmt. In diesem Zusammenhang sind nicht nur die verfahrensmäßig vorgesehenen absichtlich zugegebenen Elemente, sondern auch Stahlbegleit-, Spuren~ und unkontrollierbar zufällig aus bzw. mit dem Stahlschrott in die Schmelze gelangende Legierungselemente zu berücksichtigen, die zum Teil einenbeachtlichen .Einfluß' auf die Eigenschaften ausüben. Je weniger sich von Schmelze zu Schmelze die Gehalte aller Elemente im Stahl verändern, um so geringer ist die Streubreite der Eigenschaften einer Stahlmarke, deren Mindest- und Höchstwerte über die chemische Zusammensetzung eingestellt werden.

Um in den verschiedenen Verarbeitungs- und Beanspruchungszuständen die bestehenden technischen Forderungen an eine Stahlmarke zu erfüllen, werden beim gegenwärtigen Stand der Technik, z. B. bei dem Betonstahl St T-IV (TGL 12530/08), die Gehalte an C, Si, Mn durch eine Mindest- und Höchstgrenze und bei P, S, Cr, Cu, Mo und Ni durch Maximalgrenzen geregelt. Danach hat ein St T-IV mit 16 bis 32 mm Nenndurchmesser folgende chemische Zusammensetzung in der Schmelzanalyse aufzuweisen:

C =	o,	20 bis O	,26.	%
Si s	o,	25 bis O	,55	%
Mn -	^;:;,,o,	80 bis 1	,10	%
P^		0,050		%
& :'.*		0,050		%
Cr ν '«		0,30		%
Cu ^	» ...	0,30		%
Mo ' -.€		0,10		%

Nach der Definition der BUROHOMi 20-74- ist dieser Betonstähl der Gruppe der unlegierten Stähle zuzuordnen. Die Legierungsbäsis für seinen Gebrauchswert bilden die Elemente Cj Si und Bin während P und S als schädliche Stahlbegleitelemente umd Cr, Cu, Mo und Ni wegen ihrer zufälligen und Unkontrollierten Anwesenheit als unerwünschte Legierung einzustufen sind, die obige Maximalgrenzen notwendig macht.

Bei Cr, Cu, Mo und Ni handelt es sich um Elemente, die im metallurgischen Herstellungsprozeß schwer oder praktisch nicht vermindert werden können. Dieser Umstand führt dazu, daß bei der Stahlerschmelzung aus vorwiegend Micklaufschrott im Laufe der Jahre der Pegel von Cr, Cu, Mo und Ni kontinuierlich ansteigt und durch zusätzliche Schrottver^unreinigung mit wachsender Häufigkeit Schmelzen anfallen, die bereits in der Einlaufanalyse die Maximalgrenzen überschreiten. Störungen im Schmelzbetrieb sind die Folge, in dem nach dem Vorliegen der Einlaufanalyse evtl, Änderungen im Produktionsprogramm vorgenommen werden müssen, beim Strangguß der Sequenzguß mit "Verlusten verbunden ist, auf Stahlmarken ohne bzw. mit verminderten Anforderungen an die Legierungseinheit ausgewichen werden muß und sogar vereinzelt die Schmelzen als Schrott eingestuft werden müssen·

Um diese Störungen im Produktionsprozeß zu vermeiden, wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung von Stählen vorgeschlagen, das die Prinzipien für ein Verarbeiten von Flüssigstahl mit überhöhten Gehalten an Cr, Cu, Mo und Ui zu hochwertigen Stählen mit gleichmäßigen Eigenschaften darlegt, indem die unkontrollierbar in die flüssige Schmelze gelangten Spuren- und Legie;rungselemente entsprechend ihrem Legierungswirkwert auf die Festigkeit^- ι eigenschaften und die Schweißeignung zur Reduzierung der technologischen Legierungszugabe an Ferrö-Si und Ferro-Mn oder anderen Elementen genutzt werden, wobei nur die Dif-\ ferenz zwischen dem tatsächlichen Gehalt an Cr, Cu, Mo und Wi und dem statistischen Mittelwert des betreffenden Elements in den Einlaufanalysen, unter Beachtung weiterer

Randbedingungen für die Legierungseinsparung genutzt wird. Konkrete Angaben zur Menge und Toleranzbreite der Gesamtlegierungssumme von Si, Mn, Cr, Cu, Mo und Ni sowie für die zulässige Schwankungsbreite des Gehaltes der einzelnen Legierüngselemente für eine bestimmte Stahlinarke sind nicht bekannt*

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der. Verarbeitung von mit Cr, Cu, Mo und Ni verunreinigtem Stahlschrott zu thermisch, verfestigtem Betonstähl im Abmessungsbereich 6 - 32 mm Nenndurchmesser mit einer Mindeststreckgrenze von 500 MPa und universeller Schweißeignung, um Änderungen des laufenden Schmelzprogramms bei der Herstellung dieses Stahls durch Schrottverunreinigungen weitgehend zu vermeiden, Ausfall- und Störzeiten im Schmelzbetrieb zu senken und während des Stranggießens den Sequenzguß beim Übergang von der standardisierten Betonstahlmarke auf die erfindungsgemäße mit erhöhten Gehalten an Cr, Cu, Mo und Ni nicht zu unterbrechen.

Parieguiift des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen warmgewalzten und thermisch verfestigten Betonstahl mit gewähr-Teisteter Mindest Streckgrenze von 500 MPa im Äbmessungsbereich 6 bis 32 mm Nenndurchmesser und universeller Schweißeignung, der bisher auf der Basis der Legierungselemente C, Si und Mn mit Toleranzgrenzen für den prozentualen Gehalt dieser 3 Elemente und Maximalgrenzen für Cr, Cu, Mo und Ni hergestellt wurde, eine neue Legierungsmethode mit multivariabler Legierungskombination anzugeben, die es gestattet, ohne Einschränkungen des Gebrauchswertes die zufällig und unkontrollierbar aus dem Stahlschrott in die flüssige Schmelze gelangten Legierungsverunreinigungen entsprechend ihrer Wirkung auf die wichtigsten Eigenschaften in die Gesamtlegierung einzubeziehen.

iirfindüngsgemäß wird diese Aufgabe, eine technisch vertretbare Streuung der Eigenschaften bei der warmgewalzten thermisch verfestigten Betonstahlmarke zu gewährleisten, dadurch gelöst, daß als Legierungsbasis.'die Elemente C, Si, Mn* Cr, Cu, Mo und Ni gelten und der Gesamtlegierungseinfluß von Si, Mn, Cr, Cu, Mo und Ni auf die Streckgrenze über das Legierüngsäquivalent L^

(L^ = Mn + G,7/fo Si + % Cr + % Cu/+ 2 /% Mo/ + 0,4 /% Ni/) ermittelt und begrenzt wird und für die einzelnen Legierungselemente gegenüber dem Stand der Technik erheblich erhöhte Maximalwerte für Cr, Cu, Mo und Ni toleriert werden·

Bin weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bei Einhaltung der im Anspruch für das Legierungsäquivalent angegebenen Grenzen die einzelnen Elemente innerhalb ihrer Grenzen in beliebiger Menge und Kombination enthalten sein können, ohne den Gebrauchswert des Stahles zu beeinflussen.

Für einen thermisch verfestigten Betonstahl mit 500 MPa Mindeststreckgrenze sind für die Legierung bevorzugt folgende Grenzen einzuhalten: _r

'. .; ;. -. 1,25 £ L₁ * 1,85 ' '. ^:.:. ^: ; ; ''; ' -

Si ,=* 0,17 bis 0,50% .

Mn = 0,55 bis 1,10 %

Cr - : 0,Oi bis 0,50 % ^v . ' ; ' '.

Gu - 0,0 bis 0,40 %

Mo = ' 0,0 bis 0,20 %

Ni - 0,0 bis 0,50 % ':;..

Damit werden mit großer Sicherheit enge Streuungen sämtlicher Eigenschaften erreicht. Dem Stand der Technik entsprechende Eigenschaftsstreuungen weist ein thermisch verfestigter Betonstahl noch auf, wenn folgende Grenzen eingehalten werden: λ

1,25 * L_x £ 2,25

·' · ^: -^: .Mn ' 'jS 1,55% . - . -

Cr 'H- 0,60 %

Cu * 0,60 %

, Mo . . > 0,25 %! : .

Ni , ^ 0,80 %

Mit Hilfe der Erfindung entfallen größtenteils Abwertungen ' der programmgemäßen Betonstahlmarke auf Stahlmarken mit ·* herabgesetzten Anforderungen bezüglich der Maximalgehalte an Legierungselementen aus dem Stahlschrott bzw. auf Stahlmarken mit vermindertem Gebrauchswert und in bestimmten Umfang treten Ferro-SI und Ferro-Mn-Einsparungen ein.

Ausführungsbeispiel

Entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre, die die Möglichkeiten der Begrenzung des Gesamtlegierungseinflusses nutzt, ergeben sich überraschende Legierungsvariationen für thermisch verfestigten Betonstahl mit definierten Gebrauchseigenschaften (Tafel 1) . ! Die Beispiele veranschaulichen die Kombinationsmöglichkeiten der Elemente Cr, Cu, Mo und Ni und die erfindungsgemäße Kombination ihres Einflusses durch Absenkung der Si- und Mn-Gehalte, deren Einstellung.im Schmelzbetrieb ohne Schwierigkeiten erfolgen kann»

Die angegebenen Lgr·Werte für das Legierungsäquivalent, das praktisch den auf Mn bezogenen Einfluß der Elemente auf die Streckgrenze enthält, zeigen das Erreichen des Zieles der Erfindung. Der Legierungseinfluß auf das Kohlenstoffäquivalent Cv wird ebenfalls in engen Grenzen und auf niedrigem Niveau mit Cv = 0,450 tyLs 0,559 gehalten. Das maximale Kohlenstoffäquivalent kann nach der gültigen TGL 12530/08 C^ = 0,60 betragen. -

Tafel .1t Seispiele fur chemische Zusammensetzung von erfindungsgemaßen thermisch verfestigten Betonstählen mit Mindeststreckgrenzen von 5CO IiPa

Nr. C Si . .1JIh' - Cr Gu Mo Ni Lk CA Bemerkungen

T 0,24· 0,32 0,82 OjjK) 0,15 0,00 0,08 1,53 0,493 nach Anspruch T

2 0,24 0,35 0,87 0,15 ' 0,40 0,00 0,08 1,54 0,451 «·" .» \

3 0,24 0,2? 0,70 0,15- 0,15 0,20 0,08 1,54 0,453 " ." 1

4 0,24 0,33 0,84 0,15 0,15 0,00 , 0,50 1,53 0,450 " " 1

5 0,24 0,28 0,69 0,50 0_t40 - 0,00 0,08 1,55 0,491' " » 1

6 0,24 0,26 0,65 0,50 0,15 0,20 0,08 1,72 0,514 " " 1 2 0,24 0,28 - . 0,69 0,50 0,15 0,00 OjJpO 1,55 0,496 . " " 1 8 0,24 0,26 0,65 0,50 0,40 0,20 0,08 1,89 0,534 " " 2 9. . 0,24 0,26 0,65 0,50· 0,40 0,00" 0,5Q 1,66 0,509 "' ". 1 10 0,24 0,26 ' 0,65 0,50 0,40 0,20 0,50 2,06 Q,359 . " . " ' . 2

Claims

Erfindungsanspruch

1. Betonstähl warmgewalzt und thermisch verfestigt mit ; einer Mindeststreckgrenze von 5OO MPa im Abmessungsbereich 6 bis 32 mm Nenndurchmesser und universeller Schweißeignung 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Legie-r rungsbasis die Elemente Si, Mn und/oder Cr und/oder Cu und/oder Mo und/oder Hi bilden und derGesamtlegierungseinfluß auf die Streckgrenze über das Legierungsäquivalent L^ : : ·. ;^: ' . . ~· Λ .. . . ,-.'' ' _t . ':

(L^> Mn + 0,7 /% Si + % Cr + % Cu/ + .2 /% Mo/ t 0,4 /56 M/) begrenzt wird, wodurch bevorzugt 1,25 < Ijv <: 1,85 einzuhalten ist und für die einzelnen Legierungselemente folgende Grenzen gelten?

Si = 0,17 bis 0,50 %

Mn = 0,55 bis 1,10 %

Cr = 0,0 ^ bis 0,50 %' ''

Cu = 0,0 bis 0,40 %

Mo = 0,0 bis 0,20 %

, Ni = 0,0 bis 0,50 % .

und innerhalb dieser Grenzen die Elemente in beliebiger Menge und Kombination enthalten sein können.
2. Betonstahl nach Pfctl 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Legierungsäquivalent und die Legierungselemente die folgenden Grenzwerte

1,25 .-* L^-c 2,25 Si « 0,50 %,

_:; ^: " ''. ; ,..-' .... . ;' 'Mn * 1,55 % · ' ; ' . -

Cr 6 0,60 %

Cu « 0,60 %

' . '·.'. .; ' , . ' . Mo ^ .Ö;,25_;%- · . .-^;

Ni ^ 0,80 %

gelten. ' . .- · . ^; . . '. ' '