DE4432390C2

DE4432390C2 - Verfahren zur Senkung der Heißrißanfälligkeit bei der Herstellung eines niedriglegierten C-Mn-Stahles

Info

Publication number: DE4432390C2
Application number: DE4432390A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Koschlig; Wilhelm Dipl Ing Nickel
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2014-09-03
Also published as: EP0705908A2; EP0705908A3; BR9503886A; ES2130525T3; DE59505760D1; ATE179461T1; DE4432390A1; EP0705908B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Senkung der Heißrißanfälligkeit bei der Herstellung eines niedriglegierten C-Mn-Stahles für Stahlrohre, insbesondere für die Erdöl- und Erdgasindustrie gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.

Der im Gattungsbegriff angegebene Stahl, der in vergleichbarer Zusammensetzung aus dem JP-Patentabstract Nr. 5/11 28 44 sowie dem JP-Patentabstract Nr. 63/23 08 51 oder der DE OS 35 07 124 bekannt ist, mit einem C-Gehalt in Gewichtsprozent zwischen 0,20 bis 0,40 und einem Mangangehalt zwischen 1,0 bis 2,0 und einem wahlweisen Zusatz von Chrom, Molybdän und Vanadin wird vorzugsweise mit Aluminium aber auch in Kombination mit Titan beruhigt. Bei üblichen Aluminiumgehalten von 0,025 bis 0,035 neigt dieser Stahl bei der Erstarrung zu Heißrissen, insbesondere beim Blockguß. Aber auch Strangguß als Vormaterial zeigt diese Erscheinung.

Heißrisse bilden sich im Temperaturbereich dicht unter Solidus beim Vorhandensein örtlicher Spannungsspitzen. Spannungen in der Gußhaut entstehen durch die Verringerung des spezifischen Volumens des Stahles mit fallender Temperatur. Sie sind um so größer, je steiler der Temperaturgradient bei der Erstarrung, je größer die spezifische Festkörperschwindung des Metalles und je breiter das Erstarrungsintervall der Legierung ist.

Entscheidend für die Vermeidung von Heißrissen ist die Fähigkeit des Stahles, entstehende Spannungen aufzunehmen oder durch bleibende Verformung abzubauen. Die Festigkeit der Gußhaut wird in erster Linie durch ihre Temperatur bestimmt. Aber auch die Legierungszusammensetzung hat einen Einfluß auf das Heißrißverhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Senkung der Heißrißanfälligkeit bei der Herstellung eines niedriglegierten C-Mn-Stahles anzugeben, unabhängig ob als Block- oder Strangguß vergossen.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß vor der Erstarrung im abzugießenden Stahl ein Aluminiumgehalt zwischen 0,005 und 0,015 Gew% eingestellt wird bei gleichzeitiger Zugabe von 0,007 bis 0,025 Titan.

Untersuchungen haben ergeben, daß insbesondere der Aluminiumgehalt einen ganz wesentlichen Einfluß auf die Heißrißanfälligkeit hat. Die üblichen Zugaben von Aluminium in der Bandbreite von 0,025 bis 0,035 zur Vollberuhigung des Stahles sind schädlich im Hinblick auf die Vermeidung von Heißrissen bei der Erstarrung. Die quasi Halbierung des üblichen Aluminiumgehaltes bringt aber nicht den gewünschten Effekt, wenn nicht gleichzeitig Titan in Mengen von mehr als 0,007 vorzugsweise mehr als 0,01 hinzugefügt wird. Größere Zugaben von Titan, d. h. oberhalb von 0,025 werden nicht als vorteilhaft angesehen, da dadurch der Reinheitsgrad sich verschlechtern kann.

Unterstützt wird der gewünschte Effekt, wenn der Schwefelgehalt auf max. 0,005 beschränkt wird. Auch ein eingeschränkter Stickstoffgehalt von max. 0,01 00 ist für die Verbesserung der Heißrißunempfindlichkeit von Vorteil.

Ein derartiger Stahl mit der Normbezeichnung P32MnCrV6 wurde als Block abgegossen und die Heißrißempfindlichkeit mittels des Gleeble-Tests untersucht. Die Versuchsschmelze hatte eine chemische Zusammensetzung von C = 0,31, Silizium = 0,33, Mangan 1,38, Phosphor = 0,009, Schwefel = 0,001, Aluminium = 0,014, Kupfer = 0,11, Chrom 0,33, Nickel = 0,07, Molybdän = 0,02, Vanadin = 0,055, Titan = 0,014 und Stickstoff 0,007.

Aus dem Block wurden Rundproben von 145 × 10 mm hergestellt und dann in die Gleeble-Maschine eingespannt. Die Proben zeigten selbst bei 1350°C Prüftemperatur noch eine Brucheinschnürung von 96% und in der Mikroaufnahme waren keine Aufschmelzerscheinungen zu erkennen. Die mit diesem Stahl auf einem Stopfenwalzwerk hergestellten Rohre wiesen keinerlei Fehler auf, die auf Heißrisse im Block zurückzuführen gewesen wären.

Claims

1. Verfahren zur Senkung der Heißrißanfälligkeit bei der Herstellung eines niedriglegierten C-Mn-Stahles für Stahlrohre, insbesondere für die Erdöl- und Erdgasindustrie mit einer chemischen Zusammensetzung in Gew% von C=0,20-0,40; Si=0,15-0,45; Mn= 1,0-2,0; P0,015; S 0,010 mit einem wahlweisen Zusatz von Cr= 0,25-1,5; Mo=0,15-0,50; V=0,04-0,10 einzeln oder zusammen bis max. 2,5 sowie einem Zusatz von Al und Ti zur Beruhigung des Stahles und bestimmten Mengen an gelöstem und gebundenem Sauerstoff und Stickstoff und nicht vermeidbaren Verunreinigungen sowie Rest Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Erstarrung im abzugießenden Stahl der Al-Gehalt zwischen 0,005 und 0,015 Gew% eingestellt wird bei gleichzeitiger Zugabe von 0,007 bis 0,025 Gew% Titan.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Titan-Zugabe zwischen 0,01 bis 0,025 Gew% liegt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der Schwefelgehalt auf max. 0,005 Gew% beschränkt ist.

4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffgehalt geringer 0,0100 Gew% ist.