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Konverterstahl für Tiefziehzwecke
Als hochwertige Tiefziehstähle verwendet man allgemein unberuhigte und beruhigte, im SiemensMartin-und Lichtbogenofen erschmolzene Stähle, die sich durch niedrige Gehalte an Stahlbegleitelemen- ten, wie Kohlensmff, Mangan, Phosphor und Schwefel auszeichnen und möglichst wenig mit den Einsatzstoffen in den Stahl gelangende Legierungselemente enthalten. Beim unberuhigte Stahl strebt man beim Abguss eine Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes im Block durch Auskochen in der Kokille an, während bei beruhigten Tiefziehstählen das Hauptgewicht auf eine grössere Gleichmässigkeit über den Querschnitt und auf eine FeinKörnigkeit des Werkstoffes gelegt wird.
Tiefziehfähige Stähle müssen, um nach längerer Lagerzeit und aus dem leicht nachgewalzten Zustande verarbeitet werden zu können, stets in gewissem Umfange alterungsbeständig sein. Darüber hinaus wird von beruhigtem Stahl manchmal eine weitergehende Alterungsbeständigkeit verlangt, um beispielsweise bestimmte Gebrauchseigenschaften zu erzielen.
Die beruhigten und alterungsbeständigen Stähle können jedoch nur für hochwertige Erzeugnisse Verwendung finden, weil ihre Herstellung kostspieliger ist als diejenige der unberuhigten Stähle.
Bei Konverterstahl, vor allem Thomasstahl, sind bisher die Voraussetzungen zu seiner Verwendung als tiefziehfähiger Werkstoff nicht gegeben. Dieser Stahl altert so schnell, dass die Tiefziehfähigkeit nach kurzer Zeit völlig verloren geht. Auch die Schlackeneinschlüsse beeinträchtigen entscheidend sein Tiefziehverhalten. An Versuchen, Konverterstahl an Stelle von aus dem Siemens-Martin- oder Elektroofen erschmolzenem Stahl zu verwenden, hat es nicht gefehlt. Zur Unterdrückung der Alterungsanfälligkeit zielten sie entweder auf ein Herabsetzen der Phosphor- und Stickstoffgehalte mittels Sonderblasverfahren ab, oder man beruhigte die Stähle mit Silizium und Aluminium. Diesen Versuchen ist kein durchgreifender Erfolg beschieden gewesen.
Abgesehen davon, dass eine ausreichende Sicherheit gegen Alterung bei den bisher gebräuchlichen Aluminiumgehalten ausser durch eine Wärmebehandlung nicht erreicht wer- den konnte, ist es vor allem der relativ hohe Phosphorgehalt, der sich bei stärkeren Beanspruchungen durch Tiefziehen störend bemerkbar macht. Ausserdem war es bisher im laufenden Betrieb nicht möglich, einen beruhigten Konverterstahl. vor allem einen Thomasstahl üblicher Erschmelzungsart, mit einem ausreichenden Reinheitsgrad für Tiefziehbeanspruchungen herzustellen.
Eingehende Untersuchungen haben ergeben, dass es möglich ist, selbst bei Thomasstahl so günstige technologische Werte betriebssicher zu erreichen, wie sie sonst nur bei hochwertigen Siemens-Martinoder Elektrostählen erhalten werden. Zu diesem Zweck wird der Stahl erfindungsgemäss mit mindestens 0, 12-1, 0 ja, vorzugsweise 0, 15-0, 5 % Aluminium legiert. Der besondere Vorteil der Herstellung von beruhigten Konverterstählen mit Tiefzieheigenschaften nach diesem Erfindungsgedanken liegt vor allem darin, dass man den Kohlenstoffgehalt auch unter 0, 04 % halten kann, was bei der Erzeugung im SiemensMartin- und Lichtbogenofen besondere Schmelzverfahren und andere kostenverteuernde Massnahmen erfordert. Überdies können die Gehalte an Mangan und den übrigen Stahlbegleitelementen den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden.
Dabei kann man sogar auf die bisher bei beruhigten Tiefziehwerkstoffen üblichen Siliziumgehalte verzichten, die sich in bekannter Art nur ungünstig auf die Tiefzieheigenschaften auswirken. Ein weiterer Vorteil legierungstechnischer Art ist beim Konverterstahl insofern gegeben, dass der Einsatz in der Regel frei von schädlichen Legierungselementen wie Chrom, Nickel u. a. ist, die beim Siemens-Martin- und Elektrostahlverfahren aus dem Schrott unbeabsichtigt in den Stahl gelangen.
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und Desoxydationdieabsolute Gleichmässigkeit im Primär- und Sekundärgefüge auch beifür Tiefziehstähle notwendigen niedrigen Kohlenstoffgehalten sowie eine vollständige Alterungssicherheit bereits im warmgewalzten Zustand. Wärmebehandlungen zur Verbesserung der Alterungsbeständigkeit sind nicht notwendig.
Nach dem üblichen Weichglühen warm-oder kaltgewalzter Erzeugnisse bleibt sie unverändert erhalten. Auch durch leichtes Nachwalzen wird nur eine ganz unwesentliche, die Tiefziehfähigkeit nicht beeinträchtigende Alterungsbereitschaft hervorgerufen. Sie ist nicht grösser als bei den derzeit gebräuchlichen tiefziehfähigen und alterungsbeständigen Stählen aus dem Siemens-Martin- oder Elektroofen. Die Alterungsbeständigkeit reicht nicht nur für den Tiefzug aus, sondern geht so weit, dass die Erzeugnisse selbst als alterungsbeständig gelten können, z. B. im Sinne der in DIN 1624 gegebenen Definition.
Bei der Anwendung des Erfindungsgedankens auf alterungsbeständige, beruhigte, tiefziehfähige Stähle aus der Thomasbirne ist es notwendig, dass der Aluminiumgehalt mindestens das 15-fache des Stickstoffgehaltes beträgt. Der dadurch gegebene Überschuss an metallischem Aluminium, der im Mischkristall der Grundmasse gelöst vorliegt, sichert eine praktisch vollkommene Abbindung des Stickstoffs als Aluminiumnitrid und darüber hinaus die Ausscheidung der Nitride in einer unschädlichen Form.
Überraschenderweise hat sich auch bei den Stählen für Tiefziehzwecke nach dem Erfindungsgedanken entgegen den bisherigen Erkenntnissen gezeigt, dass der Phosphorgehalt ohne Beeinträchtigung der Tiefzieheigenschaften bis zu etwa 0, 15 % ansteigen darf, während demgegenüber der Phosphorgehalt in den bisher verwendeten Sondertiefziehgütern nur max. 0, 025 % beträgt. Es ist daher die Möglichkeit gegeben, den normalen Thomasstahl ohne Anwendung von Sondermassnahmen bei der Erschmelzung für Bleche und Bänder in Sondertiefziehgüte zu verwenden.
Die mit ansteigendem Phosphorgehalt verbundene Erhöhung der Streckgrenze gibt anderseits die Möglichkeit, durch die Erhöhung des Phosphorgehaltes eine Anpassung an den jeweiligen Verwendungszweck vorzunehmen, da bekanntlich eine erhöhte Streckgrenze in gewissen Fällen das Fliessverhalten des Werkstoffes bei Tiefziehbeanspruchung günstig beeinflusst. Ein weiterer nicht unbeträchtlicher Vorteil bei der Verwendung höherer Phosphorgehalte besteht in der Erhöhung des Korrosionswiderstandes. Die hohe Gleichmässigkeit und Feinkörnigkeit des Primär- und Sekundärgefüges unterstützt in vorteilhafter Weise diese günstige Wirkung des Phosphors. Der Mangangehalt des erfindungsgemäss zu verwendenden Konverterstahles kann auchbei dem obengenannten Phosphorgehaltbis zu l% betragen.
Die beim Konverterstahl gegebene Möglichkeit, den Kohlenstoffgehalt bis auf extrem niedrige Wer- te abzusenken, gibt dem aluminiumlegierten Tiefziehstahl auch insofern eine Überlegenheit über die bis- her verwendeten Siemens-Martin-und Elektrostähle. als die Ausscheidung von Korngrenzen- und Tertiär- zementit auch unter ungünstigen Abkühlungsbedingungen niemals schädliche Ausmasse erreichen kann.
Ausserdem unterdrückt schon die Gegenwart von Aluminium von sich aus das Ausscheiden von Zementit an den Korngrenzen. Auf diese Weise werden kostenverteuernde Glühbehandlungen vermieden.
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<tb>
<tb> = <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> %,Abmessung <SEP> Streckgrenze <SEP> Festigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Tiefung <SEP> Vorschrift <SEP> nach <SEP> Härte <SEP>
<tb> mm <SEP> kg/mm <SEP> kg/mrn <SEP> % <SEP> mm <SEP> Dinl624f.
<SEP> St4 <SEP> RB
<tb> Band <SEP> 97 <SEP> x <SEP> 1, <SEP> 75 <SEP>
<tb> geglüht <SEP> 24,8 <SEP> 35,7 <SEP> 36, <SEP> 3 <SEP> 12,6 <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP> 46-47
<tb> Band <SEP> 97 <SEP> x <SEP> 1, <SEP> 75
<tb> leicht <SEP> nachgewalzt <SEP> 30, <SEP> 1 <SEP> 35, <SEP> 9 <SEP> 32,6 <SEP> 12,3 <SEP> 11,6 <SEP> 55-57
<tb> Band <SEP> 93 <SEP> x <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> geglüht <SEP> 23, <SEP> 7 <SEP> 35, <SEP> 6 <SEP> 49, <SEP> 0 <SEP> 10, <SEP> 3 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 51-53
<tb> Band <SEP> 93 <SEP> X <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 28, <SEP> 2 <SEP> 36, <SEP> 8 <SEP> 45, <SEP> 5 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 9,
<SEP> 1 <SEP> 54-55 <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> Abmessung <SEP> Streckgrenze <SEP> Festigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Tiefung <SEP> Vorschrift <SEP> nach <SEP> Halte
<tb> mm <SEP> kg/mm2 <SEP> kg/mm2 <SEP> % <SEP> mm <SEP> Din <SEP> 1624 <SEP> f.8t4 <SEP> RB
<tb> Nach <SEP> 6-wöchiger <SEP> Alterung <SEP> bei <SEP> Raumtemperatur <SEP> :
<tb> Band <SEP> 97 <SEP> x <SEP> 1, <SEP> 75 <SEP>
<tb> geglüht <SEP> 25, <SEP> 1 <SEP> 36, <SEP> 1 <SEP> 36, <SEP> 3 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP> 46-47
<tb> Band <SEP> 97 <SEP> x <SEP> 1, <SEP> 75 <SEP>
<tb> leicht <SEP> nachgewalzt <SEP> 31, <SEP> 3 <SEP> 37, <SEP> 2 <SEP> 31, <SEP> 3 <SEP> 12, <SEP> 1 <SEP> 11, <SEP> 6 <SEP> 54-55 <SEP>
<tb> Band <SEP> 93 <SEP> x <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> geglüht <SEP> 21, <SEP> 4 <SEP> 35,2 <SEP> 47,5 <SEP> 10,6 <SEP> 9,6 <SEP> 48-49
<tb> Band <SEP> 93 <SEP> x <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> leicht <SEP> nachgewalzt <SEP> 30,3 <SEP> 38,6 <SEP> 40,0 <SEP> 9,8 <SEP> 9,1 <SEP> 57-58
<tb>
Bei der Herstellung des Konverterstahles ist es zweckmässig, das Aluminium in vorgeschmolzenem Zustand beim Einfüllen des Stahles in die Giesspfanne zuzusetzen, wodurch sich ein ausserordentlich hoher Reinheitsgrad ergibt,
der die bisher üblichen Siemens-Martin-und Elektrostähle übertrifft. Dementsprechend sind auch die Fliesseigenschaften beim Tiefziehvorgang über den gesamten Querschnitt gleichmä- ssig.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Die Verwendung von Konverterstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0, 01 bis 0,10%,mit einem Stickstoffgehalt von 0, 006 bis 0,025 ci, der mit 0, 12 bis l'%, vorzugsweise mit 0, 15 bis 0, 5 % Aluminium legiert ist, für Tiefziehzwecke.