DE2119044A1

DE2119044A1 - Flachstahlerzeugnisse fur Stahl leichtprofile

Info

Publication number: DE2119044A1
Application number: DE19712119044
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing χ 8400 Riesa Fiedler
Original assignee: Rohrkombinat Stahl & Walzwerk
Current assignee: Rohrkombinat Stahl & Walzwerk
Priority date: 1970-09-16
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1972-03-23
Also published as: FR2106544B1; FR2106544A1

Description

Riesa, den 16. 3. 1971

Flachstahlerzeugnis für Stahlleichtprofile

Die Erfindung betrifft ein Flachstahlerzeugnis für Stahlleichtprofile mit einer Streckgrenze Vorzugsweise über 36 kp/mm ₍ insbesondere für die Herstel-* lung von kaltgebogenen Profilen und längsgeschweißten Rohrprofilen aus höherfesten Stählen,

Die Forderung nach weiterer Gewichtseinsparung und intensiver Werkstoffausnutzung bei kaltgebogenen Stahlleichtprofilen erfordert die Entwicklung und den Einsatz höherfester, schweißbarer und sprödbruchsicherer Stähle· Dabei wird der Steigerung der Streckgrenze und der damit verbundenen Erhöhung der Festigkeit durch die Rißbildung bei der Kaltprofilierung des Stahles, wobei eine Biegebeanspruchung des Werkstoffes in Querrichtung bei kleinen Biegeradien r s 1*5 - 2 · s (s as Banddicke) erfolgt^ Grenzen gesetzt. Die genügende Zähigkeit des Stahles in Querrichtung für das Profilieren wird nach den bisherigen Erkenntnissen, neben der Erzeugung einer möglichst fehlerfreien Oberfläche des Bandes oder Blechen durch ein perlitarmes Gefügte (O β 0,10 %)_f geringer Korngröße und Zeiligkeit und niedrigem Verunreinigungsgrad in bezug auf nichtmetallische Einschlüsse, erreicht^ Da bei perlitarmen, unlegierten Stählen die Streckgrenze naturgemäß niedrig liegt, hat man sich die festigkeitssteigernden Eigenschaften von Niob in wei-

chen unlegierten Stählen zunutze gemacht« Dabei ist es möglich, je 0,01 % Niob eine Steigerung der Streckgrenze um etwa 4- kp/mm und eine Zugfestigkeit um 2 kp/mm zu erreichen» Eine Erhöhung des C-Gehaltes oder der Zusatz von anderen Xegierungselementen, die das C-Äquivalent erhöhen, um.damit eine höhere Festigkeit und Streckgrenze zu erzielen, ist wieder mit der schädlichen Erhöhung des Pärlitanteiles verbunden und außerdem nur bis zu den bekannten Werten, bei denen eine Schweißeignung noch vorhanden ist, möglich. Dies bezieht sich sowohl auf die Iängsnahtschweißung bei der Herstellung von Rohrprofilen, als auch auf die Verbindungsschweißung von Konstruktionselementen. Es ist weiter bekannt, die Schwierigkeiten des Kaltprof ilierens von höherfesten Stählen dadurch zu umgehen, indem man kaltprofilierfähige Stähle nach dem Profilieren einer festigkeitssteigernden Wärmebehandlung unterzieht. Sowohl zusätzliche Wärmebehandlungen als auch Legierungssätze brinden zusätzliche Kosten mit sich, ohne damit eine wirklich entscheidende Steigerung von Festigkeit und Streckgrenze bei ausreichender Eignung für die Kaltumformung zu erzielen· Außerdem gibt es in dem Fall der Wärmebehandlung zur Festigkeitssteigerung nach dem Kaltprofilieren einen Abfall der Festigkeitswerte nach dem Schweißen in der Umgebung der Schweißstelle, da der Effekt der thermischen Beehandlung durch das Schweißen wieder aufgehoben wird. Schon beim Kaltprofilieren des bekannten höherfesten Bau-Stahles St 52 mit einer Streckgrenze von mind. 36 kp/mm und einer chemischen Zusammensetzung von = 0,20 % C, 1,20 - 1,50 % Mn gibt es Schwierigkeiten bei der Kaltumformung des Bandstahles zum Leichtbauprofil_#

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Diese Schwierigkeiten verstärken sich noch, ween Streckgrenze und Festigkeit weiter erhöht"werden,

- — - — — ' " ρ ~ - ? bei3pielsweise_auf_ _s = 45 kp/mm_ und _ ρ -60 kp/mm , d.h. ein Stahltypfür kaltgebogene Leichtbauprofile eingesetzt werden soll, der als konventionelles WaIzstahlprofil Üblichervreise in Stahlkonstruktionen bereits eingesetzt wird·

Die Schwierigkeit bei der Kaltprofilierung dieser höherfesten Stähle tritt in der Form auf, daw auf der Zugseite des kaltgebogenen Profiles der Werkstoff, insbesondere durch die Anisotropie des Bandstahles in bezug auf seine Walzlängs· bzw. Walzquerrichtung, aufreißt. Da die Erhöhung der Zähigkeit eines Stahles der Steigerung der Streckgrenze und Festigkeit tntgegenwirkt« ist man bei den bisher bekannten Werkstoffen aus Stahl für kaltgebogene Leichtbauprofi.le gezwungen, Kompromisse einzugehen und ist mit der Erhöhung der Festigkeitswerte begrenzt. Dabei wird auch die Sprodbruchsicherung durch die Kaltforraung noct: zusätzlich negativ beeinflußt.

Zweck der Erfindung ist es, den Einsatz höherfeater Stahlleichtprofile zu erweitern und den Materialeinsatz im Stahileichtbau zu senken,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bei der Verarbeitung von höherfesten Stählen zu kaltgebogenen Stahlleichtprofilen zu beseitigen und ein Flachstahlerzeugnis höherer Festigkeit herzustellen, das gute Verfoncungs- und Schweißeigenschaften aufweist. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, ein Flachstahlerzeugnis herzustellen, das eine korrosionsbeständigere Oberfläche aufweist und eine Oberflächenveredlung zuläßt.-

BAD ORIGINAL

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Flachstahlerzeugnis aus zwei in ihrer chemischen Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften unterschiedlichen Stahlschichten besteht, wobei ein homogener Übergang zwischen den einzelnen Schichten vorhanden ist. Die Außenschicht dieses Verbundstahles besteht aus einem kohlenstoffarmen Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von vorzugsweise 0,10 % und einem perlitarmen Gefüg-e. Die Innenschicht . wird dagegen aus einem Stahl hoher Festigkeit ge- * bildet. Der Anteil der weichen Außenschicht, bezogen auf den Gesamtquerschnitt kann beliebig eingestellt werden, soll aber 25 - 35 % betragen. Eine gute und rationelle Schweißbarkeit des Flachstahlerzeugnisses wird dadurch erreicht, indem die durch die Längsnahtschweißung zu verbindenden Band— stahlkanten nach dem Profilieren zum geschlossenen Profil aus gut schweißbarem Werkstoff bestehen. Die Zusammensetzung des Werkstoffes der Außenschicht sollte auf Grund des vorstehend in bezug auf die Kaltprofilierbarkeit und Schweißbarkeit Ausgeführten etwa wie folgt gewählt werden:

0 = 0,10 % ι Si =.0,25 - 0,35 % \ Mn = 0,40 - 0,60 %\ P und S je max. 0,050 %

Die Zusammensetzung der Innenschicht kann beliebig eingestellt werden und richtet sich im wesentlichen nach den geforderten Festigkeitswerten und sonstigen Werkstoffkennwerten, wobei die Schweißeignung des Flachstahlerzeugnisses für die Konstruktionsschweißung zu beachten ist. Eine verbesserte Korroisonsbeständigkeit höherfester Stahlleichtprofile erhält man dadurch, indem die Außenschicht des Flachstahlerzeugnisses aus einem korrosionsträgen Stahl vorzugsweise folgender Zusammensetzung gebildet wird.

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C = max. 0,10 ft Si = 0,25- 0,50 ft Mn a. 0,25 - 0,5Q %\ P a 0*50 - 0,10 ft S = max. 0,04 ft Ou » 0,25 - 0,80 ft Cr β 0,60 - 0,80 ft Al a min. 0,02 %

Die Innenschicht wird hierbei ebenfalls aus einem Stahl hoher Festigkeit hergestellt, . Weiterhin besteht die Möglichkeit, als Außenschicht einen Stahl einzusetzen, der sich besonders gut für die Oberflächenveredlung eignet.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die bisher bei der Kaltprofilierung höherfester Stähle auftretenden Risse auf der Zugseite des kaltgebogenen Bandstahles vermieden werden können, da die der max« Zugbeanspruchung ausgesetzten Außenschicht aus weichem, zähem, perlitarmea Stahl besteht. Der Werkstoff hoher Festigkeit ist in Richtung geringerer Zugspannungen verlagert. Demzufolge erfolgt auch das stärkste Fließen des Werkstoffes beim Kaltbiegen in der wel-. chen, zähen Außenschicht, Bs leuchtet ebenfalls ein, daß die Sprödbruchempfindlichkeit des Gesamtprofiles durch die weiche, zähe Außenschicht wesentlich geringer ist als bei einem Werkstoff gleicher Festigkeitswerte des Gesamtquerschnittes.

Bin weiterer Vorteil besteht darin, daß die zu verbindenden Kanten des Flachstahlerzeugnisses auf Grund ihrer chemischen Zusammensetzung aus einem gut schweißbaren Werkstoff bestehen, der im Vergleich zu den höherfesten Stählen auf Schweißautomaten mit größeren Leistungen bei hoher Schweißnahtqualltät verschweißt werden kann.

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Mit der Ausbildung der Außenschicht aus einem korrosionsträgen Stahl ist eine Aufgabe gelöst, die besondere Bedeutung für dünnwandige StahlleichtproÄile hat, da dadurch der Korrosionsschutz, der erfahrungsgemäß alle 5 Jahre.erneuert werden muß, nicht mehr notwendig ist, bzw. die Perioden zur Erneuerung des Auftrages eines Korrosionsschutzes wesentlich verlängert werden können· Dies bringt eine Einsparung an Material und Arbeitskräften mit sich und stellt auch einen nicht zu unterschätzenden Paktor des wirt- W schaftlichen Effektes beim Metalleichtbau dar.

An einem Auführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen schematischJ

Figur 1 ein Plachstahlerzeugnis Figur 2 ein Stahlleichtprofil

Das Plachstahlerzeugnis, bestehend aus der Außenzone und der Innenzone 2 und den Außenkanten 3 und 4, setzt sich für die Herstellung eines Stahlleichtprofiles mit einer Streckgrenze über 40 kp/mm im einzelnen wie folgt zusammens

t Die Außenschicht beträgt 30 % vom Gesamtquerschnitt und hat die chemische Zusammensetzung; 0 = 0,10 %\ Si = 0,25 %\ Mn = 0,55 %\ P = 0,030 %\ S ^ 0,042 %

Dieser Werkstoff hat eine Streckgrenze von 22,5 kp/mm, Für die Innenschicht wird ein Stahl folgender chemischer Zusammensetzung gewählt:.. ... C = 0,31 %\ Si = 0,27 %\ Mn = 1,58 %\ P _s 0,15 %\ S ss 0,032 %

Die Streckgrenze dieses Stahles beträgt 51,8 kp/mm

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Die Streckgrenze für den Geeamtquerechnitt ergibt eich aus:

ggea.

0.3 . 22,5 + 0,7 . 51,8 » 42,5 kp/ne²

Der mittlere C-Gehalt liegt bei den in diesem Beiepiel vorgeschlagenenötahlzusammensetzungen unter 0,25 %· iCine Söhweiflverbindung kann aomit ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden·

Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß die größten zur Rißbildung führenden Zugspannungen 5 beim Verformen dee Flachstahlerzeugnisses von der zähen und weichen Außenschicht aufgenommen werden.

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Claims

Patentansprüc he

1. Flachstahlerzeugnis, für die Herstellung kaltgebogener Stahlleichtprofile oder geschweißter Rohrprofile mit höherer Streckgrenze ₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein Flachstahlerzeugnis aus

zwei in ihrer chemischen Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften unterschiedlichen Stahlschichten besteht, wobei die Außenschicht (1) aus einem weichen, perlitarmen Stahl und die Innenschicht (2) aus eisern hochfesten Stahl gebildet.

2. Flachstahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Längsnahtschweißung zu verbindenden Bandstahlkanten (3$4-) aus dem Stahl der Außenschicht mit geringem C-Gehalt und guter Schweißvoraussetzung gebildet wird.

3. Flachstahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenzone (2) aus einem korrosäionsträgen Stahl besteht,

k 4„ Flachstahlerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch ge-

• kennzeichnet, daß als Außenzone (2) ein Stahl eingesetzt wird, der sich für die Oberflächenveredlung eignet.