DE3502385A1

DE3502385A1 - Betonstahl warmgewalzt und thermisch verfestigt

Info

Publication number: DE3502385A1
Application number: DE19853502385
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Welfle; Heinz Dipl.-Ing. DDR 1422 Hennigsdorf Winterstein
Original assignee: VEB STAHL- und WALZWERK >>WILHELM FLORIN<<; FLORIN STAHL WALZWERK; Veb Stahl und Walzwerk "wilhelm Florin" Ddr 1422 Hennigsdorf
Current assignee: Hennigsdorfer Stahl O-1422 Hennigsdorf De GmbH
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1985-08-29
Also published as: DK75785D0; IT1200391B; IN164682B; FR2560217B3; SE8500968L; SE8500968D0; IT8519677A0; DD221759B1; DK75785A; DD221759A1; FR2560217A1

Description

—-" ^: "-'"■■ 35Ö2385

Ursprungsbetrieb IPC: C 22 B 38/ΟΟ

VEB Stahl- und Walzwerk "Wilhelm Florin¹¹ Hennigsdorf/DDR Veltener Straße

Betonstahl warmgewalzt und thermisch verfestigt

Die Erfindung betrifft warmgewalzten thermisch verfestigten Betonstahl mit einer MindestStreckgrenze von 5OO MPa und universeller Schweißeignung im Abmessungsbereich 6 bis 32 mm Nenndurchmesser, der erhöhte Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften erfüllt. Die Erfindung ist in der Metallurgie bei der Erschmelzung dieses Stahles, bevorzugt bei hohen Schrott zu Roheisenverhältnissen im Einsatz und überhöhten Legierungselement gehalt en an Cr, Cu, Mo und Ni anwendbar und berücksichtigt die speziellen Bedingungen von Strangguß·

Steigende Schrottverseuchung mit metallurgisch nicht oder nur schwer beeinflußbaren Elementen wie Gr, Cu, Mo und Fi 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.

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

-^: * -' ■ - - " 2 35023B5

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.

Um in den verschiedenen Yerarbeitungs- und Beanspruchungszuständen die bestehenden technischen Forderungen an eine Stahlmarke zu erfüllen, werden beim gegenwärtigen Stand der Technik, z. B. bei dem Betonstahl St T-IY (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-IY mit 16 bis 32 mm Nenndurchmesser folgende chemische Zusammensetzung in der Schmelzanalyse aufzuweisen:

C= 0,20 bis 0,26 % Si = 0,25 bis 0,55 % Mn = 0,80 bis 1,10 % P ^ 0,050 % s^ 0,050 %

Cr^ 0,30 %

Cu ^ 0,30 %

Mo ^ 0,10 %

Ni < 0,30 %

Nach der Definition der EUEONORM 20-74 ist dieser Betonstahl der Gruppe der unlegierten Stähle zuzuordnen. Die I<egierungsbasis 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

" 33502365

unkontrollierten Anwesenheit als unerwünschte Legierung einzustufen sind, die obige Maximalgrenzen notwendig macht.

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 kontiuierlich ansteigt und durch zusätzliche Schrottvereunreinigung 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.

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 Dif- ferenz zwischen dem tatsächlichen Gehalt an Cr, Cu, Mo und Ni und dem statistischen Mittelwert des betreffenden Elements in den EinlaufanaIysen, unter Beachtung weiterer Randbedingungen, für die Legierungseinsparung genutzt wird. Konkrete Angaben zur Menge und Toleranzbreite der Gesamtlegierungssumme von Si, Mn, Cr, Cu, Mo und Ni sowie

-^: ■ '*■"/■" ■··'■■· *35Ö2385

für die zulässige Schwankungsbreite des Gehaltes der einzelnen Legierungselemente für eine bestimmte Stahlmarke sind nicht bekannt.

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 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen warmgewalzten und thermisch verfestigten Betonstahl mit gewährleisteter Mindeststreckgrenze 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 dem Stahlschrott in die flüssige Schmelze gelangten Legierungsverunreinigungen entsprechend ihrer Wirkung auf die wichtigsten Eigenschaften in die Gesamtlegierung einzubeziehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe* eine technisch vertretbare Streuung der Eigenschaften bei der warmgewalzten thermisch verfestigten Betonstahlmarke zu gewährleisten,

· -'" 5 35Ö2385

dadurch gelöst, daß als ^egierungsbasis die. Elemente C,
Si, Mn, Cr, Cu, Mo und Ni gelten und der Gesamtlegierungseinfluß von Si, Mn, Cr, Gu, Mo und Ni auf die Streckgrenze über das Legierungsäquivalent

(L_Ä = Mn + 0,7/% Si + % Cr + % Cu/+ 2 /% Mo/ + 0,4 /% Hi/)

ermittelt und begrenzt wird und für die einzelnen L_Qgierungselemente gegenüber dem Stand der Technik erheblich erhöhte Maximalwerte für Cr, Cu, Mo und Ni toleriert werden.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht 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, ohne den Gebrauchswert des Stahles zu beeinflussen.

Für einen thermisch verfestigten Betonstahl mit 500 MPa
Mindeststreckgrenze sind für die Legierung bevorzugt folgende Grenzen einzuhalten:

1,25 < L_Ä < 1,85

Si = 0,1? bis 0,50 % Mn = 0,55 bis 1,10 % Cr = 0,0 bis 0,50 % Cu = 0,0 bis 0,40 % Mo = 0,0 bis 0,20 % Ni = 0,0 bis 0,50 %

Damit werden mit großer Sicherheit enge Streuungen sämtlicher Eigenschaften erreicht. Dem Stand der Technik entsprechende EigenschaftsStreuungen weist ein thermisch verfestigter Betonstahl noch auf, wenn folgende Grenzen eingehalten werden:

	<	•i.
1,25		H < 2,25
Si		0,50 %
Mn		1,55 %
Cr		0,60 %
Cu		0,60 %
Mo	0,25 %
Ni	0,80 %

35Ö2385

Mit Hilfe der Erfindung entfallen größtenteils Abwertungen der programmgemäßen Betonstahlmarke auf Stahlmarken mit herabgesetzten Anforderungen bezüglich der Maximalgehalte an I»egierungselementen aus dem Stahlschrott bzw. auf Stahlmarken mit vermindertem Gebrauchswert und in bestimmten Umfang treten Ferro-Si- und 3?erro-Mn-Binsparungen ein.

Ausführung;sbeispiel

Entsprechend der erfindungsgemäßen I*ehre, die die Möglichkeiten der Begrenzung des Gesamtlegierungseinflusses nutzt, ergeben sich überraschende Legierungsvarianten für thermisch verfestigten Betonstahl mit definierten Gebrauchseigenschaften (Tafel 1).

Die Beispiele veransehnlichen die Kombinationsmöglichkeiten der Elemente Cr, Cu, Mo und Ni und die erfindungsgemäße Kombination ihres Einflusses durch Absenkung der Si- und Mn-Gehalte, deren Einstellung.im Schmelzbetrieb ohne Schwierigkeiten erfolgen kann.

Die angegebenen Lv-Werte für das IJegierungsäquivalent, das praktisch den auf Mn bezogenen Einfluß der Elemente auf die Streckgrenze enthält, zeigen das Erreichen des Zieles der Erfindung, Der I»egierungseinfluß auf das Kohlenstoff äquivalent C^ 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 Cν= 0,60 betragen.

Tafel 1: Beispiele für chemische Zusammensetzung von erfindungsgemäßen thermisch verfestigten Betonstählen mit Mindeststreckgrenzen von 500 MPa

Si

Mn

Cu

Mo / % /

Ni

Bemerkungen

1	0,24	0,32	0,82	0.50	0,15	0,00	0,08	1,53	0,493
2	0,24	0,35	0,87	0,15	0,40	0,00	0,08	1,54	0,451
3	0,24	0,27	0,70	0,15	0,15	0.20	0,08	1,54	0,453
4	0,24	0,33	0,84	0,15	0,15	0,00	0.50	1,53	0,450
5	0,24	0,28	0,69	0.50	0.40	0,00	0,08	1,55	0,491
6	0,24	0,26	0,65	0.50	0,15	0.20	0,08	1,72	0,514
7	0,24	0,28	0,69	0.50	0,15	0,00	0.50	1,55	0,496
8	0,24	0,26	0,69	0.50	0.40	0.20	0,08	1,89	0,534
9	0,24	0,26	0,65	0.50	0.40	0,00	0.50	1,66	0,509
10	0,24	0,26	0,65	0.50	0.40	0.20	0.50	2.06 ,	0,559

nach Anspruch 1 1 1 1 1 1 1 2

»t	It
It	tt
It	tt
It	tt
tt	tt
tt	tt
tt	ti
tt	tt
tt	tt

CQ

cn

Claims

Erfindungsanspruch

1. Betonstahl warmgewalzt und thermisch verfestigt mit einer Mindeststreckgrenze von 500 MPa im Abmessungsbereich 6 bis 32 mm Nenndurchmesser und universeller Schweißeignung, dadurch gekennzeichnet, 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

(L_Ä = Mn + 0,7 /% Si + % Cr + % Cu/ + 2 /% Mo/ + 0,4 /% Ni/) begrenzt wird, wodurch bevorzugt 1,25 ^ L^ ^ 1,85 einzuhalten ist und für die einzelnen Legierungselemente folgende Grenzen gelten:

Si = 0,17 bis 0,50 %

Mn = 0,55 bis 1,10 %

Cr = 0,0 bis 0,50 %

Cu = 0,0 bis 0,40 % ■,#,

Mo = 0,0 bis 0,20 %

Ni = 0,0 bis 0,50 %

und innerhalb dieser Grenzen die Elemente in beliebiger Menge und Kombination enthalten sein können,

2. Betonstahl nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Legierungsäquivalent und die Legierungselemente die folgenden Grenzwerte

1,25<L_Ä<2,25 Si <0,50 %.

Mn ^1,55 %

Cr ^0,60 %

Cu ^0,60 %

Mo ^ 0,25 %

Ni ^ 0,80 % ^

gelten· *