DD221759B1 - CONCRETE STEEL IS HOT ROLLED AND THERMALLY FIXED - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Betonstahl warmgewalzt und thermisch verfestigt mit einer Mindeststreckgrenze von 500 MPa im Abmessungsbereich 6 bis 32 mm Nenndurchmesser, mit universeller Schweißeignung und mit gegenüber dem Stand der Technik überhöhten Maximalwerten für Cr, Cu, Mo und Ni, wobei die Grenzen 0,30% für Cr, 0,30% für Cu, 0,10% für Mo und 0,30% für Ni überschritten werden. 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 anwendbar und berücksichtigt die speziellen Bedingungen von Strangguß.The invention relates to a reinforcing steel hot rolled and thermally bonded with a minimum yield strength of 500 MPa in the range 6 to 32 mm nominal diameter, with universal weldability and with respect to the prior art excessive maximum values for Cr, Cu, Mo and Ni, the limits of 0.30 % for Cr, 0.30% for Cu, 0.10% for Mo and 0.30% for Ni are exceeded. The invention is applicable to metallurgy in the melting of this steel, preferably at high scrap to pig iron ratios in use and excessive alloying element contents of Cr, Cu, Mo and Ni and takes into account the special conditions of continuous casting.
Steigende Schrottverseuchung mit metallurgisch nicht oder nur schwer beeinflußbaren Elementen wie Cr, Cu, Mo und Ni 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 Schweißeignung und den Elastizitätseigenschaften bestimmt. Diese Eigenschaften besitzen die Stähle aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und des Herstellungsverfahrens.Increasing scrap contamination with metallurgically or hardly influenceable elements such as Cr, Cu, Mo and Ni 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 weldability and the elasticity properties. These properties are attributed to the steels due to their chemical composition and manufacturing process.
Alle im Stahl enthaltenen Legierungselemente behindern bei Belastung in irgendeiner Form mehr oder weniger die Bewegung von Versetzungen und verschieben damit den Fließbeginn zu höheren Spannungen, wodurch die Festigkeit gesteigert wird und die Verformungsfähigkeit 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 einen beachtlichen 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 dislocations under load in some form, thereby shifting the flow start to higher stresses, thereby increasing the strength and decreasing the overall deformability. In this context, not only the deliberately added intentionally provided elements, but also steel accompanying, trace and uncontrollable randomly from or with the steel scrap into the melt reaching alloying elements are taken into account, some of which exert 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 StT-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 mark in the various processing and stress conditions, in the current state of the art, e.g. in the case of reinforcing steel StT-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 EURONORM 20-74 ist dieser Betonstahl der Gruppe der unlegierten Stähle zuzuordnen. Die Legierungsbasis für seinen Gebrauchswert bilden die Elemente C, Si und Mn, während P und S als schädliche Stahlbegleitelemente und Cr, Cu, Mo und Ni wegen ihrer zufälligen und unkontrollierten Anwesenheit als unerwünschte Legierung einzustufen sind, die obige Maximalgrenzen notwendig macht.According to the EURONORM 20-74 definition, this reinforcing steel belongs to the group of unalloyed steels. The alloy basis for its use value form the elements C, Si and Mn, while P and S are classified as harmful steel accompanying elements and Cr, Cu, Mo and Ni because of their random and uncontrolled presence as an unwanted alloy, 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 Rücklaufschrott im Laufe der Jahre der Pegel von Cr, Cu, Mo und Ni kontinuierlich ansteigt und durch zusätzliche Schrottverunreinigung 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. This circumstance causes the level of Cr, Cu, Mo and Ni in the steel melting of predominantly recycled scrap to increase continuously over the years and, due to additional scrap contamination, melts occur with increasing frequency, which already exceed the maximum limits in the run-in analysis. Faults in the melting operation are the result, in which after the existence of the run-in analysis changes may have to be made in the production program, continuous casting of the sequence casting is associated with losses, must be avoided on steel brands with or without reduced demands on the alloy unit and even isolated Melting 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 Ni zu hochwertigen Stählen mit gleichmäßigen Eigenschaften darlegt, indem die unkontrollierbar in die flüssige Schmelze gelangten Spuren- und Legierungselemente entsprechend ihrem Legierungswirkwert auf die Festigkeitseigenschaften und die Schweißeignung zur Reduzierung der technologischen Legierungszugabe an Ferro-Si und Ferro-Mn oder anderen Elementen genutzt werden, wobei nur die Differenz zwischen dem tatsächlichen Gehalt an Cr, Cu, Mound Ni und dem statistischen Mittelwert des betreffenden Elements in den Einlaufanalysen, unter Beachtung weiterer Randbedingungen, für die Legierungseinsparung genutzt wird. Konkrete Angabenzur Menge und Toleranzbreite der Gesamtlegierungssumme von Si, Mn, Cr, Cu, Mo und Ni sowie für diezulässige Schwankungsbreite des Gehaltes der einzelnen Legierungselemente für eine bestimmte Stahlmarke sind nicht bekannt.In 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 Ni into high-quality steels having uniform properties by being uncontrollably introduced into the Liquid melt obtained trace and alloying elements according to their alloying effect on the strength properties and the weldability to reduce the technological alloy addition to Ferro-Si and Ferro-Mn or other elements are used, with only the difference between the actual content of Cr, Cu, Mound Ni and the statistical average of the element concerned in the run-in analyzes, taking into account other constraints, for which the alloy is used. Specific indications of the amount and tolerance 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 grade are not known.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht in der Verarbeitung von mit Cr, Cu, Mo und Ni verunreinigtem Stahlschrott zu thermisch verfestigtem Betonstahl im Abmessungsbereich 6 bis 32 mm Nenndurchmesser mit einer Mindeststreckgrenze von 500 MPa und universeller Schweißeignung, um Änderungen des laufenden Schmelzprogramms bei der Herstellung dieses Stahls durch Schrottverunreinigung 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 to process steel scrap contaminated with Cr, Cu, Mo and Ni to thermally strengthened reinforcing steel in the 6 to 32 mm nominal diameter dimension range with a minimum yield strength of 500 MPa and universal weldability, to make changes to the ongoing smelting schedule in the production of this steel to be largely avoided by scrap contamination. 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 ..
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Betonstahl warmgewalzt und thermisch verfestigt mit einer Mindeststreckgrenze von 500MPa im Abmessungsbereich 6 bis 32mm Nenndurchmesser, mit universeller Schweißeignung und mit gegenüber dem Stand der Technik überhöhten Maximalwerten für Cr, Cu, Mo und Ni, wobei die Grenzen 0,30% für Cr, 0,30% für Cu, 0,10% für Mo und 0,30% für Ni überschritten werden, 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. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Legierungsbasis die Elemente Si, Mn und/oder Cr und/oder Cu und/oder Mo und/oder Ni bilden und der Gesamtlegierungseinfluß auf die Streckgrenze über das Legierungsäquivalent LaThe invention is based on the object, hot rolled for a reinforcing steel and thermally bonded with a minimum yield strength of 500 MPa in the size range 6 to 32mm nominal diameter, with universal weldability and with respect to the prior art excessive maximum values for Cr, Cu, Mo and Ni, the limits 0.30% for Cr, 0.30% for Cu, 0.10% for Mo and 0.30% for Ni are exceeded, specify a new alloy method with multivariable alloy combination, which allows, without any restrictions of use value, the random and uncontrollable Alloy impurities from the steel scrap into the liquid melt have to be included in the total alloy according to their effect on the most important properties. According to the invention, this object is achieved in that the alloy base form the elements Si, Mn and / or Cr and / or Cu and / or Mo and / or Ni and the total alloy influence on the yield strength over the alloy equivalent La
(La = Mn + 0,7 (% Si + % Cr + % CuJ + 2 [% Mo] + 0,4 [% Ni])(La = Mn + 0.7 (% Si +% Cr + % CuJ + 2 [% Mo] + 0.4 [% Ni])
begrenzt wird.is limited.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Legierungsäquivalent von 1,25 < L* < 1,85 eingehalten wird und für die einzelnen Legierungselemente folgende Grenzen gelten:Another essential feature of the invention is that an alloying equivalent of 1.25 <L * <1.85 is maintained and the following limits apply to the individual alloying elements:
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 bestimmtem Umfang treten Ferro-Si- und Ferro-Mn-Einsparungen ein.With the help of the invention accounts for the most part devaluations of the program according to steel rebar on steel grades with reduced requirements for the maximum content of alloying elements from the steel scrap or on steel brands with reduced utility value and to some extent occur Ferro-Si and Ferro-Mn savings.
Ausführungsbeispielembodiment
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).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).
Die Beispiele veranschaulichen die Kombinationsmöglichkeiten der Elemente Cr, Cu, Mo und Ni und die erfindungsgemäße Kompensation ihres Einflusses durch Absenkung der Si- und Mn-Gehalte, deren Einstellung im Schmelzbetrieb ohne Schwierigkeiten erfolgen kann.The examples illustrate the possible combinations of the elements Cr, Cu, Mo and Ni and the inventive compensation of their influence by lowering the Si and Mn contents, the setting can be done in the melt operation without difficulty.
Die angegebenen U-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 Сд wird ebenfalls in engen Grenzen und auf niedrigem Niveau mit Сд = 0,450 bis 0,559 gehalten. Das maximale Kohlenstoffäquivalent kann nach der gültigen TGL 12530/08 Сд = 0,60 betragen.The reported U-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 Сд is also kept within narrow limits and at a low level with Сд = 0.450 to 0.559. The maximum carbon equivalent can be according to the valid TGL 12530/08 Сд = 0.60.
Tafel 1: Beispiele für chemische Zusammensetzung von erfindungsgemäßen thermisch verfestigten Betonstählen mit Mindeststreckgrenzen von 500MPaTable 1: Examples of chemical composition of thermally bonded reinforcing steels according to the invention with minimum yield strengths of 500 MPa
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