DE2840193A1

DE2840193A1 - PROCESS FOR IMPROVING THE QUALITY OF STEEL PROFILES

Info

Publication number: DE2840193A1
Application number: DE19782840193
Authority: DE
Inventors: Marios Economopoulos; Yves Jean Respen
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1977-09-19
Filing date: 1978-09-15
Publication date: 1979-03-29
Also published as: BE858862A; GB2005312B; JPS5454911A; JPS5843447B2; GB2005312A

Description

4000 DUSSELDORF-BENRATH 13 14. 9.4000 DUSSELDORF-BENRATH 13 14.9.

BENRATHER SCHLOSSALLEE 89 TELEFON 713234 und 718S97 P1/R TELEX 8587941 2840 REG. NR. 3329 29 Verfahren zur Qualitätsverbesserung von Stahlprofilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität von Stahlprofilen, wobei im Sinne der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff "Stahlprofile" Träger, U-Profile, Winkel, T-Stähle, Flachstähle, Breitflachstähle, Platinen und Bleche sowie allgemein jedes Walzprodukt mit mindestens einer ebenen Fläche zu verstehen sind.BENRATHER SCHLOSSALLEE 89 TELEFON 713234 and 718S97 P1 / R TELEX 8587941 2840 REG. NO. 3329 29 Process for improving the quality of steel profiles Die The invention relates to a method for improving the quality of steel profiles, where, in the context of the present invention, the term "steel profiles" means girders, U-profiles, angles, T-steels, flat steels, wide-flat steels, blanks and sheets and generally to understand any rolled product with at least one flat surface are.

Bekanntlich gehören zu den Haupteigenschaften, die vom Verbraucher bei Stahlprofilen vorausgesetzt werden, unter anderem die für die jeweilige Stahlgüte grösstmögliche Bruchfestigkeit, Streckfestigkeit und Kerbzähigkeit sowie eine für den jeweiligen Verwendungszweck des Stahlprofils ausreichende Schweissbarkeit, Dauerfestigkeit und Verformbarkeit.As is well known, one of the main properties is that of the consumer are required for steel profiles, including those for the respective steel grade greatest possible breaking strength, yield strength and notch toughness as well as one for Weldability, fatigue strength sufficient for the respective purpose of the steel profile and deformability.

seitens der Anmelderin aJurde bereits ein wirtschaftliches liühlbehandnungsverfahren vorgeschlagen, mit dem verhindert wird, dass in den zur Betrachtung stehenden Profilen der Gehalt des Stahls an Kohlenstoff und Mangan unter dem Aspekt einer Beeinträchtigung der Schweissbarkeit und Niedrigtemperatur-Kerbzähigkeit auf unannehmbare Werte ansteigt.on the part of the applicant aJurde already an economical liquid treatment process proposed, with which it is prevented that in the profiles standing for consideration the carbon and manganese content of the steel in terms of impairment the weldability and low temperature notch toughness increases to unacceptable levels.

Diese Behandlung ist dadurch gekennzeichnet, dass direkt nach erfolgtem Austritt aus dem Fertiggerüst eines Walzwerks die Planfläche (beispielsweise Flansch oder Gurt) der Profile (wobei der Steg von U-Stählen diesbezüglich als anzusehen ist) einer Oberflächenabschreckung mittels eines geeigneten Kühlmediums ausgesetzt wird; die Abschreckbehandlung wird unterbrochen unter Regulierung der Kühlbedingungen in der Weise, dass am Ausgang der Abschreckzone einerseits nur die Oberflächenschicht der Planfläche eine Umwandlung in Bainit bzw. Martensit erfährt, andererseits die nicht abgeschreckten Teile der Profile eine Temperatur führen, die noch hoch genug ist, um über die im nicht abgeschreckten Teil befindliche Wärme eine Vergütung der abgeschreckten Oberflächenschicht zu bewirken, und schliesslich die Umwandlung von Austenit in Ferrit und Karbide in den nicht abgeschreckten Teilen des Profils erfolgen kann.This treatment is characterized by being done immediately after The plane surface (e.g. flange) emerges from the finishing stand of a rolling mill or belt) of the profiles (whereby the web of channel steels is to be regarded in this regard as is) subjected to surface quenching by means of a suitable cooling medium will; the quenching treatment is interrupted while regulating the cooling conditions in such a way that on the one hand only the surface layer at the exit of the quenching zone the flat surface undergoes a transformation into bainite or martensite, on the other hand the not quenched parts of the profiles cause a temperature that is still high enough is in order to remunerate the heat in the non-quenched part to effect quenched surface layer, and finally the transformation of Austenite is made into ferrite and carbides in the non-quenched parts of the profile can.

Das Stahlprofil, welches der vorbeschriebenen Behandlung unterzogen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass sein Gefüge im Querschnitt senkrecht zur Achse mindestens zwei zur Oberfläche des Planelements des Profils weitgehend parallele Zonen aufweist, wobei eine dieser Zonen im wesentlichen aus Bainit bzw. Vergütungsmartensit und die andere Zone in der Hauptsache aus nicht vergütetem Ferrit-Perlit besteht.The steel profile that has undergone the treatment described above is characterized in that its structure is perpendicular to the cross-section Axis at least two largely parallel to the surface of the plane element of the profile Has zones, one of these zones being essentially made of bainite or tempering martensite and the other zone consists mainly of non-tempered ferrite pearlite.

Dieses Verfahren hat ausgezeichnete Ergebnisse gebracht und es weisen die so hergestellten bzw. behandelten Profile bemerkenswerte Festigkeitseigenschaften auf. Da diese Eigenschaften besser als vom jeweiligen Produkt gefordert sein können und die Durchführung des zu ihrer Erzielung erforderlichen Verfahrens zuweilen schwer zu lösende Probleme mit sich bringt bzw. kostenaufwendig und unzweckmässig sein kann, wurde seitens der Anmelderin ein Verfahren entwickelt, das diese Nachteile ausschaltet.This procedure has produced excellent results and it shows the profiles produced or treated in this way have remarkable strength properties on. Because these properties can be better than required by the respective product and sometimes difficult to carry out the process necessary to achieve them Problems to be solved or be costly and inexpedient can, a method has been developed by the applicant that these disadvantages turns off.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Behandlung von Profilen, bei dem nach erfolgtem Austritt aus dem Walzwerk die Aussenseite der Planfläche (beispielsweise Flansch oder Gurt) der Profile (wobei der Steg von U-Stählen diesbezüglich als Flansch anzusehen ist) einer Oberflächenabschreckung und Selbstvergütung unterzogen wird, ist im wesentlichen durch Ablauf in drei Phasen gekennzeichnet, und zwar einer ersten Phase mit einer Kühlbehandlung in der Weise, dass die Oberflächenschicht aus einem gemischten Austenit-Ferrit-Gefüge besteht; einer zweiten Phase schneller Affitlilung mittels eines entsprechenden Kühlmediums in der Weise, dass das Gefüge der Oberflächenschicht aus einem Gemisch aus Ferrit und Martensit bzw. Bainit besteht, wobei diese zweite Phase unterbrochen wird, so dass die aus Restaustenit bestehenden nicht abgeschreckten Teile des Profils eine genügend hohe Temperatur führen, um eine Vergütung der abgeschreckten Oberflächenschicht durch die im nicht abgeschreckten Teil befindliche Wärme zu ermöglichen; und einer dritten Phase langsamer Abkühlung dergestalt, dass die Umwandlung von Austenit in Ferrit und Karbide in diesen nicht abgeschreckten Teilen des Profils vonstatten gehen kann.The inventive method for treating profiles in which after exiting the rolling mill, the outside of the plane surface (for example Flange or belt) of the profiles (whereby the web of channel steels in this regard as a flange is to be considered) is subjected to a surface quenching and self-treatment, is essentially characterized by a process in three phases, namely a first Phase with a cooling treatment in such a way that the surface layer consists of a consists of a mixed austenite-ferrite structure; a second phase of faster affirmation by means of an appropriate cooling medium in such a way that the structure of the surface layer consists of a mixture of ferrite and martensite or bainite, this second Phase is interrupted so that the retained austenite is not quenched Parts of the profile cause a sufficiently high temperature to be quenched To allow surface layer through the heat in the non-quenched part; and a third phase of slow cooling such that the conversion of Austenite in ferrite and carbides in these non-quenched parts of the profile can take place.

Erfindungsgemäss erfolgt die Ausführung der ersten Phase zweckmässigerweise während des Übergangs des Profils in Richtung auf eine dem Fertiggerüst des Walzwerks nachgeschaltete Behandlungsstrecke üblicher Art.According to the invention, the first phase is expediently carried out during the transition of the profile towards one of the finishing stands of the rolling mill downstream treatment line of the usual type.

Die nachstehenden Werte dienen lediglich als Beispiel und stellen keinerlei Einschränkung dar; sie beziehen sich auf Flachstähle von 20 mm Dicke.The values below serve only as an example and represent does not represent any restriction; they refer to flat steels with a thickness of 20 mm.

Diese Flachprofile weisen folgende Stahl zusammensetzung auf: C = 0.15 %, Mn = 0.83 , Si = 0.26 %.These flat profiles have the following steel composition: C = 0.15%, Mn = 0.83, Si = 0.26%.

Die Festigkeitseigenschaften der drei Flachstähle sind nachfolgend zusammengefasst: Flachstahl Nr. 1 im Walzzustand (ohne erfindungegemässe Oberflächenabschreckung und Selbstvergütung) - Streckgrenze (Re) 276 N/mm2 - Bruchlast (Rr) 425 N/mm2 - Dehnung (A) 36.4 % - Einschnürung (S) 68.1 % Flachstahl Nr. 2 mit erfindungsgemässer Behandlung - Walzendtemperatur 8500C - Temperatur am Beginn der Abschreckbehandlung (g0) 7750c - Vergütungstemperatur 5000C - Streckgrenze (Re) 450 N/mm2 - Bruchlast (Rr) 565 N/mm2 - Dehnung (A) 36.4 % - Einschnürung (S) 68.1 % - Kerbzähigkeit bei -20°C 160 J/cm2 - Kerbzähigkeit bei -600C 65 J/cm Flachstahl No. 3 mit erfindungegemässer Behandlung; - Walzendtemperatur 8500C - Temperatur am Beginn der Abschreckbehandlung (To) 750°C - Vergütungstemperatur 5800G - Streckgrenze (Re) 382 N/mm2 - Bruchlast (Rr) 516 N/mm2 - Dehnung (A) 28.0 % - Einschnürung (8) 65.7% - Kerbzähigkeit bei -20°O 140 J/cm2 - Kerbzähigkeit bei -600C 40 J/cm2 Hinsichtlich der Flachstähle Nr. 2 und Nr. 3 zeigen sich die Ergebnisse gegenüber den Werten für Flachstahl Nr. 1 deutlich verbessert.The strength properties of the three flat steels are shown below In summary: Flat steel No. 1 in the as-rolled condition (without surface quenching according to the invention and self-hardening) - Yield strength (Re) 276 N / mm2 - Breaking load (Rr) 425 N / mm2 - Elongation (A) 36.4% - constriction (S) 68.1% flat steel No. 2 with inventive Treatment - end rolling temperature 8500C - temperature at the beginning of the quenching treatment (g0) 7750c - tempering temperature 5000C - yield point (Re) 450 N / mm2 - breaking load (Rr) 565 N / mm2 - elongation (A) 36.4% - necking (S) 68.1% - notch toughness at -20 ° C 160 J / cm2 - notch toughness at -600C 65 J / cm Flat steel No. 3 with treatment according to the invention; - end rolling temperature 8500C - temperature at the beginning the quenching treatment (To) 750 ° C - tempering temperature 5800G - yield point (Re) 382 N / mm2 - breaking load (Rr) 516 N / mm2 - elongation (A) 28.0% - necking (8) 65.7% - Notch toughness at -20 ° O 140 J / cm2 - Notch toughness at -600C 40 J / cm2 With regard to of flat steels No. 2 and No. 3 show the results compared to the values for flat steel no. 1 significantly improved.

Ausserdem weist der Flachstahl Nr. 2, der mit einer niedrigeren Temperatur (50000) als der Flachstahl Nr. 3 (58000) vergütet wurde, bessere Festigkeitseigenschaften als der letztere auf. Diese Besonderheit resultiert ebenfalls aus dem erfindungsgem.ssen Verfahren: die Vergütungstemperatur ist geringer, während die Festigkeitseigenschaften gleichzeitig zufriedenstellender sind.In addition, the flat steel No. 2, the one with a lower temperature (50000) than the flat steel No. 3 (58000) was tempered, better strength properties than the latter. This peculiarity also results from the inventive Process: the tempering temperature is lower, while the strength properties are more satisfactory at the same time.

Die beigefügten Schliffbilder (500-fache Vergrösserung) zeigen die Gefüge der drei vorgenannten Flachstähle: Fig. 1 : Gefüge Flachstahl Nr. 1 Fig. 2a: Gefüge im Kern von Flachstahl Nr. 2 Fig. 2b: Randzonengefüge (0.8 mm von der Kante entfernt) von Flachstahl Nr. 2 Fig. 3a: Gefüge im Kern von Flachstahl Nr. 3 Fig. 3b: Randzonengefüge (1 mm von der Kante entfern-t) von Flachstahl Nr. 3.The attached micrographs (500x magnification) show the Structure of the three aforementioned flat steels: Fig. 1: Structure of flat steel no. 1 Fig. 2a: Structure in the core of flat steel No. 2 Fig. 2b: Edge zone structure (0.8 mm from the Edge removed) from flat steel no.2 Fig.3a: Structure in the core of flat steel no. 3 Fig. 3b: Edge zone structure (1 mm from the edge) of flat steel No. 3.

Somit lassen sich nach dem vorbeschriebenen Verfahren die Vorteile einer schnellen Abkühlung mit Selbstvergütung in Anlagen nutzen, in denen normalerweise die Durchführung einer derartigen Behandlung aus Gründen technischer Schwierigkeiten bzw. zu hoher Kosten nicht möglich wäre.Thus, according to the method described above, the advantages a quick cooling with self-reimbursement in systems in which normally the implementation of such a treatment for reasons of technical difficulties or at high cost would not be possible.

PATENTANSPRÜ0HE LeerseitePATENT CLAIMS Blank page

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for improving the quality of steel profiles, in which an outside flat surface, for example a flange, belt or U-profile web after exit from the rolling mill of a surface quenching unit Self-reimbursement is subject to, characterized in that the expiry of this Treatment takes place in three phases, with the first phase in a cooling treatment consists in such a way that the surface layer has a mixed austenite-ferrite structure assumes, while in the second phase sufficiently quickly with a corresponding Cooling medium is cooled to form a mixture of ferrite in the structure of the surface layer and martensite resp.

Bainite, and the second phase is canceled when the Parts of the profiles consisting of retained austenite are not quenched enough have a high temperature in order to temper the quenched surface layer by the heat in the non-quenched part, and that in a third phase of slow cooling, the transformation of austenite into ferrite and carbides is made in the non-quenched parts of the profile.

2. The method according to claim 1, characterized in that the treatment in the first phase while promoting the profile towards an institution takes place, the one located at the exit from the finishing stand of the rolling mill, usual arrangement is downstream.