DD270323A1

DD270323A1 - CONCRETE STEEL IS HOT ROLLED AND THERMALLY FIXED

Info

Publication number: DD270323A1
Application number: DD85314148A
Authority: DD
Inventors: Kurt Welfle; Heinz Winterstein
Original assignee: Florin Stahl Walzwerk
Priority date: 1985-05-02
Filing date: 1985-05-02
Publication date: 1989-07-26

Abstract

Die Erfindung betrifft warmgewalzten thermisch verfestigten Betonstahl mit einer Mindeststreckgrenze von 500 MPa und universeller Schweisseignung im Abmessungsbereich 6 bis 32 mm Nenndruchmesser. 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 Komination 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 size 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, whereby individual elements within the new limits in arbitrary amount and Komination 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

Die Erfindung betrifft warmgewalzten thermisch verfestigten Betonstahl mit einer Mindeststreokgrenze von 500 MPa und universoxler Schweißeignung im Abmessungsbereioh 6 bis 32 mm ^Nenndurchmesser_t der erhöhte Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften erfüllt. Die Erfindung ist in der Metallurgie bei der Erschmelzung dieses Stahls, 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 hot-rolled steel with a thermally bonded concrete Mindeststreokgrenze of 500 MPa and universoxler weldability in Abmessungsbereioh 6 to 32 mm ^N enndurchmesser the increased demands on the uniformity of the properties _t met. The invention is applicable in 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 account of the special conditions of continuous casting «

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Steigende Schrottverseuohung mit metallurgisch nicht oder nur schwer beeinflußbaren Elementen wie Cr, Cu, Mo und Ni führt zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von Stählon, 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. Characteristics of the known technical solutions Increasing Schrottverseuohung with metallurgically or hardly influenceable elements such as Cr, Cu, Mo and Ni leads to difficulties in the production of steel, 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 determined.

Diese Eigenschaften besitzen die Stähle aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und des Herstellungsverfahrens.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 vex'fahrensmäßig 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 Eigensohaften einer Stahlmcrke, 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 vex'fahrensmäßig provided deliberately added elements, but also steel accompanying, trace and uncontrollable random 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 the properties of a steelmaking whose minimum and maximum values are set by the chemical composition.

Um in den verschiedenen Verarbeitungs- und Beanspruohungszuständen 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 Höohstgrenze 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 Beanspruohungszustände, in the current state of the art, for. For example, in the case of 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:

σ =σ = ο,ο, 20 bis 0,2620 to 0.26 Si =Si = ο,ο, 25 bis 0,5525 to 0.55 Mn =Mn = ο,ο, 80 bis 1,1080 to 1.10 P ££ 0,0500,050 S ίS ί 0,0500,050 Cr^Cr ^ 0,300.30 Cu ίCu ί 0,300.30 Mo ^Mo ^ 0,100.10 Ni ^Ni ^ 0,300.30

Nach der Definition der EURONORM 20-74 ist dieser Betonstahl dar 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 Stahlersohmelzung 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 Stahlersohmelzung predominantly return scrap in ^L aufe the years increases continuously and incurred by additional scrap contamination with increasing frequency melts that 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 must be made changes in the production program, continuous casting of sequence casting is associated with losses on steel brands without or with reduced demands on the alloy unit must be avoided 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 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, Mo und Ni 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 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, Mo and Ni and the statistical mean of the element concerned in the inlet analyzes, taking into account further

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 desi Gehaltes der einzelnen Legierungselemente für eine bestimmte Stahlmarke sind nicht bekannt.Boundary conditions for which alloy savings are used. Specific details 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 specific steel brand are not known.

Object 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 - 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 wäh~ rend des Stranggießens den Sequenzguß beim Übergang von der standardisierten Betons"cahlmarke 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 rebars in the 6 mm to 32 mm nominal diameter range with a minimum yield strength of 500 MPa and universal weldability, to make changes to the current smelting schedule in the production of this steel To avoid by scrap contamination largely to reduce downtime and disruption times in the melt operation and during the continuous casting the Sequenzguß the transition from the standardized concrete cahlmarke on the invention with elevated levels of Cr, Cu, Mo and Ni not to interrupt.

presentation; the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen warmgewalzten und thermisch verfestigten Betonstahl mit gewährleisteter MiniastStreckgrenze von 500 MPa im Abmessungsbereich 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 dv>m Stahlsohrott 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 mini load yield strength of 500 MPa in the range 6 to 32 mm nominal diameter and universal weldability, previously on the basis of alloying elements C, Si and Mn with tolerance limits for the percentage content of this 3 elements and maximum limits for Cr, Cu, Mo and Ni has been established to specify a new alloy method with multivariable alloy combination, which allows, without any limitations of use value, the randomly and uncontrollably from dv> m Stahlsohrott arrived in the liquid melt alloy contaminants according to their effect on to include the most important properties in the overall alloy.

Erfindungsgemäß wird dio 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, Gr, Cu, Mo und Ni gelten und der Gesamtlegierungseinfluß von SL, Mn, Cr, Cu, Mo und Ni auf die Streckgrenze über das LegierungsäquivalentAccording to the invention, the 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, Gr, Cu, Mo and Ni as the alloying base and the total alloying influence of SL, Mn, Cr, Cu, Mo and Ni to the yield strength over the alloy equivalent

= Mn + 0,7/% Si + % Cr + % Cu/% + 2 /% Mo/ + 0,'l· /% Ni/)= Mn + 0.7 /% Si +% Cr +% Cu /% + 2 /% Mo / + 0, 'l * /% Ni /)

ermittelt und begrenzt wird und auf die einzelnen Legierungselemente gegenüber dem Stand der Technik erheblich erhöhte Maximalwerte für Cr, Cu, Mo und Ni toleriert werdon.is determined and limited and tolerated on the individual alloying elements over the prior art significantly increased maximum values for Cr, Cu, Mo and Ni.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung beisteht 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, oi\ne den Gebrauchswert des Stahles zu beeinflussen.Another essential feature of the invention stands by the fact that in compliance with the egierungsäquivalent defined in claim for the ^L limits the individual elements may be contained within its borders in any quantity and combination oi \ ne the utility value of the steel influence.

Für einen thermisch verfestigten Betonstahl mit 500 MPa Mindeststreckgrenze sind für die Legierung bevorzugt folgende Grenzen einzuhalten:For a thermally strengthened reinforcing steel with a minimum yield strength of 500 MPa, the following limits must preferably be observed for the alloy:

1,251.25 - H -- H - -- 2,25- 2.25 SiSi * 0,50 * 0.50 %% MnMn * 1,55* 1.55 %% CrCr ίΤ 0,60ίΤ 0.60 %% CuCu ^ 0,60^ 0.60 %% MoMo * 0,25* 0.25 %% NiNi ^ 0,80^ 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 Stahle marken mit vermindertem Gebrauchswert und in bestimmten Umfang treten Ferro-Si- und Ferro-Mn-Einsparungen ein.With the help of the invention largely accounts for devaluations of the program according to steel rebar on steel brands 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.

embodiment

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 voranschaulichen 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 compensation according to the invention for their influence by lowering the Si and Mn contents, the adjustment of which can take place without difficulty in the melt operation.

Die angegebenen Lv-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 = 0,4-50 bis 0,559 gehalten. Das maximale Kohlenstoffäquivalent kann nach der gültigen TGL 12530/08 Cv = 0,60 betragen.The reported Lv 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 = 0.4-50 to 0.559. The maximum carbon equivalent can be according to the valid TGL 12530/08 Cv = 0.60.

Tafel 1: Beispiele für chemische Zusammensetzung von erfindungsgemäßen thermisch verfestigten Betonstählen mit Mindeststreckgrenzen von 500 MPa Table 1: Examples of chemical composition of thermally bonded reinforcing steels according to the invention with minimum yield strengths of 500 MPa

Nr. C Si Mn Cr Cu Mo Ni L_x Cv BemerkungenNo. C Si Mn Cr Cu Mo Ni L _x Cv Comments

1 0,24 0,321 0.24 0.32

2 0,24 0,352 0.24 0.35

3 0,24 0,273 0.24 0.27

4 0,24 0,334 0.24 0.33

5 0,24 0,285 0.24 0.28

6 0,24 0,266 0.24 0.26

7 0,24 9,287 0.24 9.28

8 0,24 0,268 0.24 0.26

9 0,24 0,26 0,24 0,269 0.24 0.26 0.24 0.26

0,150.15 0,000.00 0,080.08 1,531.53 0,4930.493 nachto Anspruchclaim 11 0,400.40 0,00 ·0.00 · 0,080.08 1,541.54 0,4510,451 tttt MM 11 0,150.15 0.2012:20 0,080.08 1,541.54 0,4530.453 tttt tttt 11 0,150.15 otoöotoö 0.5012:50 1,531.53 0,4500,450 tttt tttt 11 0.4012:40 0,000.00 0,080.08 1,551.55 O,4Q1O, 4Q1 tttt tttt 11 0,150.15 0.2012:20 0,080.08 1,721.72 0,5140.514 tttt 11 0,15 0.400.15 0.40 0,00 0.200.00 0.20 0.50 ÜTöS0.50 OCT 1,55 1,891.55 1.89 0,496 0,5340.496 0.534 tt ttdt tt tt ttdt tt 1 11 1 0.4012:40 οΤοδοΤοδ 0I500I50 1|661 | 66 0,5090.509 tttt tttt 11 0.4012:40 0.2012:20 0.5012:50 2,062.06 0,5590,559 tttt tttt 11

Claims

1, rebars hot rolled and thermoset consolidated with a minimum yield strength of 500 MPa in the dimension range. 6 to 32 mm nominal diameter and universal weldability, characterized in that the alloy base forms the elements Si, Mn and / or Cr and / or Cu and / or Mo and / or Ni and the total alloying influence on the yield strength over the alloying equivalent Ii

£ = Mn + 0.7 /% Si + % Or + % Cu / + 2 /% Mo / + 0.4 /% Ni /), whereby preferably 1.25 - I »jc ^ 2.25

must be adhered to and the following limits apply to the individual alloying elements:

and within these limits the elements may be included in any amount and combination.