DE2713782A1 - Stahllegierung, insbesondere fuer rinnenprofile des nachgiebigen streckenausbaus in grubenbetrieben - Google Patents
Stahllegierung, insbesondere fuer rinnenprofile des nachgiebigen streckenausbaus in grubenbetriebenInfo
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Description
KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
41 Duisburg, MUlheimer Str. 50
Stahllegierung, insbesondere für Rinnenprofile des nachgiebigen Streckenausbaus in Grubenbetrieben
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Legierung und deren Verwendung, insbesondere auf deren Verwendung für
den Streckenausbau in Grubenbetrieben.
Es sind Legierungen z.B. in der DIN 21544 festgelegt, die insbesondere die Stähle 32 Mn 3 im vergüteten und 39 Mn 4
im normalgeglUhten Zustande betreffen. An Stähle für diese und ähnliche Zwecke, z.B. für Bauteile, die unter Belastung
großen elastischen und plastischen Verformungen ohne Bruchgefahr standhalten müssen, werden insbesondere die widersprüchlichen
Forderungen gestellt, daß sie gleichzeitig eine möglichst hohe Streckgrenze und gute Zähigkeitseigenschaften
haben sollen. Diese Eigenschaften lassen sich bei den bisher bekannten niedriglegierten Stählen nur dann annähernd erzielen,
wenn eine Vergütung stattfindet. So erreicht man mit einem 32 Mn 3 im vergüteten Zustand eine Streckgrenze von
2 2
490 N/mm und eine Zugfestigkeit von 637 N/mm sowie eine
Zähigkeit von 29,4 j/cm . Bei diesen bekannten Stählen ergibt sich außerdem der Nachteil, daß diese Werte nur in randnahen
Zonen erreicht werden, weil bei der chemischen Zusammensetzung der bisher hierfür geeigneten Stähle eine Vergütung
lediglich im Randbereich bis etwa 5 mm Tiefe stattfindet.
-2-
809840/0250
KLÖCKNER-WERKE AG Akte I78I
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen niedriglegierten Stahl zu schaffen, der nicht vergütet
zu werden braucht und trotzdem sowohl bezüglich der Zugfestigkeit und Streckgrenze einerseits als auch in
Bezug auf die Zähigkeit andererseits die entsprechenden Eigenschaftswerte der bekannten vergüteten Stähle erreicht,
oder sogar wesentlich überschreitet.
Dies wird erfindungsgemäß durch einen Stahl mit folgender Zusammensetzung erzielt:
0,16 - 0,23 % C 0,25 - 0,55 % Si 1,40 - 1,80 % Mn
max. 0,050% P max. 0,050% S 0,40 - 0,70 % Ni
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist
der Stahl einen Mindestgehalt von 0,10 % V auf, was eine weitere Steigerung der Zugfestigkeit ohne Beeinträchtigung
der Zähigkeit ermöglicht.
Die erfindungsgemäßen Stähle sollten möglichst voll desoxydiert
und voll denitriert sein. Stähle, bei denen keine besonders hohe Feinkörnigkeit angestrebt wird, werden vorzugsweise
mit Aluminium denitriert. Anstelle von Aluminium können auch andere Nitridbildner, z.B. Bor, verwendet werden.
Wenn bei den erfindungsgemäßen Stählen zusätzlich eine
extreme Feinkörnigkeit angestrebt wird, werden bei der Stahlherstellung stickstoffhaltige Zusätze zulegiert, die
zu Stickstoffgehalten des Stahls von ca. 0,015 bis ca. 0,020 %
führen.
809840/0250
-v
Während man bei den bekannten niedriglegierten, vergüteten
Stählen im Normalfall, zB. bei 32 Mn 3* Streckgrenzen in
der Größenordnung von 500 N/mm , Zugfestigkeiten von
ο
650 N/mm und Zähigkeiten im gealterten Zustand von rund
650 N/mm und Zähigkeiten im gealterten Zustand von rund
50 J/cm erreicht, ermöglicht es die vorliegende Erfindung,
bei unvergüteten warmgewaüen Profilen Streckgrenzen von
2
rund 550 N/mm , Zugfestigkeiten von 750 N/mm bei Kerbschlag-
Zähigkeiten im gealterten Zustand von 50 J/cm zu erreichen. Es ergibt sich somit eine Steigerung der Kerbschlagzähigkeit
im gealterten Zustand um fast das Doppelte, ohne daß eine Wärmebehandlung erfolgen muß.
Im normalgeglUhten Zustand lassen sich die Zähigkeitswerte
Im gealterten Zustand sogar noch erheblich steigern, wenn auch Zugfestigkeit und Streckgrenze dabei auf Werte erniedrigt
werden, die den Werten der vorgenannten bekannten Stähle entsprechen bzw. etwas darUberliegen. Bei normalgeglUhten
Streckenausbauprofilen wurden Zähigkeitswerte im gealterten
Zustand von 80 J/cm als Mindestwerte gemessen.
Es hat sich gezeigt, daß diese technologischen Eigenschaften sich noch optimieren lassen. Hierzu wird bevorzugt eine
gegenüber der oben angegebenen allgemeinen Stahllegierung
bereichsweise eingeengte Stahllegierung der folgenden Zusammen· setzung verwendet:
0,17 - 0,21 # C 0,35 - 0,45 % Si
1,45 - 1,65 % Mn max. 0,035 % P
max. 0,030 % S 0,020 - 0,070 % Al 0,45 - 0,60 % Nl
0,12 - 0,18 Ji V
809840/0250 -4-
KLÖC<NER-WERKE AG
Akte I78I
Mit dieser spezielleren Analyse kann insbesondere die Zähigkeit
noch weiter verbessert werden, wobei leicht Werte von
150 J/cm nach einem NormalglUheh erreicht werden.
Bei dem bevorzugten Verwendungszweck der erfindungsgemäßen
Stähle bei nachgiebigen Bauteilen hoher Streckgrenze und hoher Zähigkeit, insbesondere Streckenausbauprofilen, kommt
es im allgemeinen nur auf die sogenannte LängsZähigkeit an,
während die Querzähigkeiten (also die Zähigkeiten senkrecht zur Walzrichtung) von sekundärer Bedeutung sind. Als weiterer
überraschender Vorteil der erfindungsgemäßen Stähle hat sich herausgestellt, daß man die sogenannte Querzähigkeit
durch Normalglühen auf Werte steigern kann, die über den Längszähigkeitswerten der bekannten Stähle liegen. Diese
Eigenschaft kann unter anderem bei solchen Belastungsfällen von Stahlbauteilen von großer Bedeutung sein, in denen die
Bauteile sowohl auf Längs- als auch auf Querzähigkeit beansprucht werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung der vorbeschriebenen
Stähle für Streckenausbauprofile. Es muß als überraschend angesehen werden, mit niedriglegierten Stählen
ohne zusätzliches Vergüten Eigenschaften zu erreichen, welche die Eigenschaften der bisher bekannten vergüteten Stähle
übertreffen.
Es hat sich im allgemeinen als zweckmäßig herausgestellt, die beim Warmwalzen von Streckenausbauprofilen auftretenden unterschiedlichen
Einflüsse in Bezug auf Korngrößen und Gefügebestandteile durch Normalglühen auszugleichen.
-5-809840/0250
KLÖCKNER-WERKE AG Akce 1781
Es hat sich fernerhin gezeigt, daß es möglich 1st, anstelle des Normalglühens eine sonstige äquivalente Wärmebehandlung
durchzuführen, z.B. um eine gesteuerte Abkühlung nach dem
letzten Walzstich oder auch Kombinationen beider Maßnahmen anzuwenden. Im Falle eines NormalglUhens haben sich Temperaturbereiche zwischen 880 und 950° C besonders bewährt.
Gegenstand der Erfindung sind auch Verfahren zur Herstellung von Streckenausbauprofilen, die aus den erfindungsgemäßen
Stählen hergestellt werden.
Gemäß einer Verfahrensvariante werden die Profile nach dem
letzten Walzstich abgekühlt, dann normalgeglüht, anschliessend unter Ausnutzung der Wärme des NormalglUhens gebogen
und schließlich an Luft abgekühlt.
Bei einer anderen VerfahrensVariante werden die Profile nach
dem letzten Walzstich abgekühlt, dann normalgeglUht, anschllessend wieder abgekühlt und schließlich bei Raumtemperatur kalt gebogen.
Anstelle eines Normalglühens kann auch ein gesteuerter Abkühlvorgang oder Kombinationen des NormalglUhens mit einem gesteuerten Abkühlvorgang durchgeführt werden. Der Abkühlvorgang
kann z.B. auch in einem Ausgleichsofen erfolgen.
In den nachstehenden Figuren sind zwei verschiedene an sich bekannte Ausführungen von Rinnenprofilen veranschaulicht, die
aus der erfindungsgemäßen Stahlleglerung bestehen.
Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine erste Ausführung
eines Rinnenprofils,
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine zweite Ausführung eines Rinnenproflls.
Bei dem Rinnenprofil gemäß Fig. 1 handelt es sich um ein
sogenanntes Glockenprofil 1, dessen Schenkel 2 mit endseitigen
Verdickungen 3 versehen sind. Das Profil gemäß Fig. 2 weist einen flachen Bodenabschnitt 4 auf.
Ansprüche 809840/0250
Leerseite
Claims (13)
1. Niedriglegierter Stahl von hoher Streckgrenze und Zähigkeit, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
0,16 - 0,23 % C
0,25 - 0,55 % Si 1,40 - 1,80 % Mn max. 0,050 % P
max. O,O5O % S
0,40 - 0,70 # Ni.
2. Stahl nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Mindestgehalt von 0,10 % V.
3. Stahl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen voll denitrierten Stahl handelt.
4. Stahl nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß zur
Erzielung eines besonders feinkörnigen GefUges ein Stickstoffgehalt von 0,015 bis 0,020 % vorliegt.
5. Stahl nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Nitridbildner z.B. Al oder B verwendet werden.
6. Stahl nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Ausnahme des Anspruches 4, gekennzeichnet durch folgende
Zusammensetzung:
0,17 - 0,21 % C 0,35 - 0,45 % Si
1,45 - 1,65 % Mn max. 0,035 % P max. 0,030 % S
0,020 - 0,070 % Al 0,45 - 0,60 Ji Ni
0,12 - 0,18 % V.
809840/0250 -7-
KLÖCKNER-WERKE AG Akte I78I
-1N
7. Verwendung eines Stahles nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für Stahlbauteile, bei denen neben einer hohen Streckgrenze
eine hohe Zähigkeit erforderlich ist.
8. Verwendung nach Anspruch 7 für Streckenausbauprofile in Grubenbetrieben.
9. Verwendung eines Stahles nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für Stahlbauteile, die nach der Warmverformung einer
Wärmebehandlung, z.B. durch Normalglühen oder gesteuerte Abkühlung oder Kombinationen dieser Behandlungen unterzogen
werden.
10. Verwendung nach Anspruch 9 für Stahlbauteile, die neben einer hohen Zähigkeit in Walzrichtung eine relativ hohe
Zähigkeit quer zur Walzrichtung aufweisen.
11. Verfahren zur Herstellung von Streckenausbauprofilen,
die aus Stählen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile
nach dem letzten Walzstich abgekühlt, dann normalgeglüht, anschließend unter Ausnutzung der Wärme des Normalglühens
gebogen und schließlich an Luft abgekühlt werden.
12. Verfahren zur Herstellung von Streckenausbauprofilen, die aus Stählen gemäß einem der Ansprüche Γ bis 6 hergestellt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile nach dem letzten Walzstich abgekühlt, dann normalgeglüht,
anschließend wieder abgekühlt und schließlich bei Raumtemperatur kalt gebogen werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß anstelle des Normalglühens ein gesteuerter Abkühlvorgang oder Kombinationen des Normalglühens mit einem gesteuerten
AbkUhlvorgang erfolgen.
809840/0250
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| 8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: SCHULTZ, EDGAR, DIPL.-ING. BILLEN, HANNS-HEINZ, DIPL.-ING., 5210 TROISDORF, DE ZILLESSEN, CHRISTOPH, DIPL.-ING., 4350 RECKLINGHAUSEN, DE REIFF, WALTHER, 4352 HERTEN, DE |
|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MANNSTAEDT-WERKE GMBH & CO, 5210 TROISDORF, DE |