DD221759A1 - CONCRETE STEEL IS HOT ROLLED AND THERMALLY FIXED - Google Patents
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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.The invention relates to hot-rolled thermally bonded reinforcing steel with a minimum yield strength of 500 MPa and universal weldability in the range 6 to 32 mm nominal diameter. The aim of the invention is the processing of Cr, Cu, Mo and Ni contaminated scrap to high quality reinforcing steel. The object is to provide an alloy composition which makes it possible to use the alloy impurities for use value increase in place of the previously provided Si and Mn addition. The task is solved by deviating from the standard rule of an alloying tolerance for Si and Mn and low permissible limits for Cr, Cu, Mo and Ni and instead weighting the total alloying influence of Si, Mn, Cr, Cu, Mo and Ni and is limited and allowed for the individual elements large tolerances, and individual elements within the new limits in any amount and combination may be included, if the value for the alloy equivalent and thus also for the total alloy influence on the yield strength is met in a high quality.
Description
Ursprungsbet ri e b IPC: C 22 D 38/00 Originating IPC: C 22 D 38/00
VEB Stahl- und Walzwerk "Wilhelm Florin" im TSB Qualitäts- und Edelstahl-Kombinat Büro für Schutzpechtβ 1422 Hennigsdorf Seltener StraßeVEB steel and rolling mill "Wilhelm Florin" in the TSB quality and stainless steel combination office for Schutzpechtβ 1422 Hennigsdorf Seltener Straße
Betonstahl warmgewalzt und thermisch verfestigtReinforcing steel hot rolled and thermally solidified
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.The invention relates to hot-rolled thermally-strengthened reinforcing steel having a minimum yield strength of 5OQ MPa and universal weldability in the size range of 6 to 32 mm nominal diameter, which meets increased requirements for the uniformity of the properties. The invention is applicable to metallurgy in the fusion of this steel, preferably at high scrap to pig iron ratios in use and excessive alloy element contents to Cr, Cu, Mo and Ni, and takes into account the particular conditions of continuous casting.
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. Characteristics of the known technical solutions Increasing scrap contamination with metallurgically or hardly influenceable elements such as Cr, Cu Mo and Ri leads to difficulties in the production of steels, which may contain these elements only up to a certain maximum value. The utility value of high-strength reinforcing steels is essentially determined by the strength level, the Svhweißignung and the elasticity properties.
_/. /!DD 40 P/, * i C-V.l\ii _ /. /! DD 40 P /, * i CV.l \ ii
Diese .Eigenschaften besitzen die Stable aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und des Herstellungsverfahrens.These properties are possessed by the Stable due to its chemical composition and manufacturing process.
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.All of the alloying elements contained in the steel more or less hinder the movement of settlements when loaded in some form, thereby shifting the flow initiation to higher stresses, thereby increasing strength and decreasing the overall ductility. In this context, not only the deliberately added elements provided by the method, but also steel accompanying, trace and uncontrollably randomly from or with the steel scrap into the melt reaching alloying elements are taken into account, some of which have a considerable influence on the properties. The less the melt-to-melt content of all elements in the steel changes, the lower the range of properties of a steel brand whose minimum and maximum values are set by the chemical composition.
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:In order to meet the existing technical requirements for a steel brand in the various processing and stress conditions, in the current state of the art, for. For example, in the case of the reinforcing steel St T-IV (TGL 12530/08), the contents of C, Si, Mn are regulated by a minimum and maximum limit, and by maximum limits in the case of P, S, Cr, Cu, Mo and Ni. Thereafter, a St T-IV with 16 to 32 mm nominal diameter has the following chemical composition in the melt analysis:
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. According to the definition of BUROHOMi 20-74-, this concrete grade is assigned to the group of unalloyed steels. The alloy bases for its use value form the elements Cj Si and Bin, whereas P and S are considered to be harmful elements of steel and Cr, Cu, Mo and Ni are classified as unwanted alloys because of their random and uncontrolled presence, which makes the above maximum limits necessary.
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·Cr, Cu, Mo and Ni are elements that are difficult or practically impossible to reduce in the metallurgical manufacturing process. As a result of this circumstance, the level of Cr, Cu, Mo and Ni increases continuously during the course of the steel smelting process from predominantly sparkle scrap and, due to additional scrap cleaning, melts occur with increasing frequency, which already exceed the maximum limits in the run-in analysis. Disturbances in the melting operation are the result in which, after the presence of the run-in analysis, it may be necessary to make changes in the production program. Continuous casting of the sequence casting is associated with "losses, must be avoided on steel brands without or with reduced requirements on the alloy unit and even isolated the melts must be classified as scrap ·
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 weitererIn order to avoid these disturbances in the production process, a method of producing steels has already been proposed, which sets out the principles for processing liquid steel having excessive contents of Cr, Cu, Mo and Ui into high-quality steels having uniform properties by controlling them uncontrollably Liquid melt obtained trace and alloying elements according to their alloying effect on the strength properties and the ability to weld to reduce the technological alloying addition to Ferrö-Si and Ferro-Mn or other elements are used, with only the Dif- ference between the actual content of Cr, Cu, Mo and Wi and the statistical mean value of the element concerned in the run-in analyzes, with due regard to others
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*Boundary conditions is used for the saving of the alloy. Specific information on the amount and tolerance range of the total alloying sum of Si, Mn, Cr, Cu, Mo and Ni as well as the permissible fluctuation range of the content of the individual alloying elements for a particular steel core are not known *
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.The object of the invention is in the. Processing of Cr, Cu, Mo and Ni contaminated steel scrap into thermally solidified concrete billet in the 6 mm to 32 mm nominal diameter range with a minimum yield strength of 500 MPa and universal weldability, to substantially avoid changes in the ongoing smelting schedule in the production of this steel by scrap contaminants; To reduce failure and disruption times in the melt operation and during continuous casting the Sequenzguß not to interrupt the transition from the standardized reinforcing steel brand on the invention with increased levels of Cr, Cu, Mo and Ni.
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.The invention is based on the object for a hot-rolled and thermally strengthened reinforcing steel with guaranteed-Teisteter minimum yield strength of 500 MPa in Äbmessungsbereich 6 to 32 mm nominal diameter and universal weldability, previously based on the alloying elements C, Si and Mn with tolerance limits for the percentage content of these 3 elements and maximum limits for Cr, Cu, Mo and Ni was prepared to specify a new alloy method with multivariable alloy combination, which allows, without any restrictions of use value, the random and uncontrollable from the steel scrap into the liquid melt alloying impurities according to their effect to include the most important properties in the overall alloy.
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^According to the invention, this object of ensuring a technically acceptable diversification of the properties of the hot-rolled thermally strengthened reinforcing steel brand is achieved by using the elements C, Si, Mn * Cr, Cu, Mo and Ni as the alloying base and the total alloying influence of Si, Mn, Cr, Cu, Mo and Ni to the yield strength over the alloy equivalent 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·(L ^ = Mn + G, 7 / fo Si + % Cr +% Cu / + 2 /% Mo / + 0.4 /% Ni /) is determined and limited and significantly increased for the individual alloying elements compared to the prior art Maximum values for Cr, Cu, Mo and Ni are tolerated ·
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.A further essential feature of the invention is that, while maintaining the limits specified in the claim for the alloy equivalent, the individual elements can be contained within their limits in any amount and combination, without affecting the utility value of the steel.
Für einen thermisch verfestigten Betonstahl mit 500 MPa Mindeststreckgrenze sind für die Legierung bevorzugt folgende Grenzen einzuhalten: r For a thermally strengthened reinforcing steel with a minimum yield strength of 500 MPa, the following limits are preferred for the alloy: r
'. .; ;. -. 1,25 £ L1 * 1,85 ' '. :.:. : ; ; ''; ' - '. . ;. -. £ 1.25 L 1 * 1.85 ''. : .:. :; ; '';'-
Si ,=* 0,17 bis 0,50% .Si, = * 0.17 to 0.50%.
Mn = 0,55 bis 1,10 % Mn = 0.55 to 1.10 %
Cr - : 0,Oi bis 0,50 % v . ' ; ' '. Cr - : 0, Oi to 0.50 % of v . ';''.
Gu - 0,0 bis 0,40 % Gu - 0.0 to 0.40 %
Mo = ' 0,0 bis 0,20 % Mo = '0.0 to 0.20 %
Ni - 0,0 bis 0,50 % ':;..Ni - 0.0 to 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: λThis will be achieved with great certainty close scattering of all properties. Property-spreading characteristics corresponding to the state of the art are still exhibited by a thermally strengthened reinforcing steel if the following limits are met: λ
1,25 * Lx £ 2,251.25 * L x £ 2.25
·' · : -: .Mn ' 'jS 1,55% . - . -'' : - : .Mn '' jS 1,55%. -. -
Cr 'H- 0,60 %Cr 'H- 0.60%
Cu * 0,60 %Cu * 0.60%
, Mo . . > 0,25 %! : . , Mo. , > 0.25%! :.
Ni , ^ 0,80 %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.With the aid of the invention, devaluations of the customary reinforcing steel brand on steel brands are largely eliminated with reduced requirements with respect to the maximum contents of alloy elements from the steel scrap or on steel grades with reduced utility value and, to a certain extent, Ferro-SI and Ferro-Mn savings.
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»According to the teaching of the invention, which makes use of the possibilities of limiting the overall alloying influence, surprising alloy variations result for thermally consolidated reinforcing steel with defined performance characteristics (Table 1). ! The examples illustrate the possible combinations of the elements Cr, Cu, Mo and Ni and the combination according to the invention of their influence by lowering the Si and Mn contents, the adjustment of which can take place without difficulty in the melt operation »
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. -The stated Lgr values for the alloying equivalent, which practically contains the Mn-related influence of the elements on the yield strength, show the achievement of the object of the invention. The alloying influence on the carbon equivalent Cv is also kept within narrow limits and at a low level with Cv = 0.450 tyLs 0.559. The maximum carbon equivalent may be according to the valid TGL 12530/08 C ^ = 0.60. -
Tafel .1t Seispiele fur chemische Zusammensetzung von erfindungsgemaßen thermisch verfestigten Betonstählen mit Mindeststreckgrenzen von 5CO IiPa Table .1 t Seispiele for chemical composition of inventive thermally bonded reinforcing steels with minimum yield strengths of 5CO IiPa
Nr. C Si . .1JIh' - Cr Gu Mo Ni Lk CA BemerkungenNo. C Si. .1JIh '- Cr Gu Mo Ni Lk CA remarks
T 0,24· 0,32 0,82 OjjK) 0,15 0,00 0,08 1,53 0,493 nach Anspruch TT 0.24 x 0.32 0.82 OjjK) 0.15 0.00 0.08 1.53 0.493 according to claim T
2 0,24 0,35 0,87 0,15 ' 0,40 0,00 0,08 1,54 0,451 «·" .» \ 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 " ." 13 0,24 0,2? 0.70 0.15-0.15 0.20 0.08 1.54 0.453 "." 1
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