DE616712C

DE616712C - Use of Cu-Si steel as structural steel

Info

Publication number: DE616712C
Application number: DEH106762D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Schulz
Original assignee: Vereinigte Stahlwerke AG
Current assignee: Vereinigte Stahlwerke AG
Priority date: 1926-05-23
Filing date: 1926-05-23
Publication date: 1935-08-05

Description

Verwendung von Cu-Si-Stahl als Hochbaustahl In den letzten Jahren ist zur Errichtung von Brücken und Stahlhochbauten ein niedriggekohlter Flußstahl mit rund 10/6 Silicium als hochwertiger Baustahl vorgeschlagen und in mehreren zum Teil weitgespannten Brücken auch praktisch verwendet worden. Dieser Stahl besitzt jedoch einen großen, seine allgemeine Verwendung verhindernden Nachteil: er unterliegt in weit höherem Maße als reiner Kohlenstoffstahl korrodierenden Angriffen durch Atmosphärilien, salz- und säurehaltige Wasser; insbesondere Seewasser, und kann infolgedessen für eiserne Brücken in der Nähe von Seen oder chemischen Fabriken, für Schiffe, Eisenpfähle in feuchtem Boden nur schlecht verwendet werden. Auch bereits bei Anlagen, die nur normalem Rostangriff ausgesetzt sind, können die starken Korrosionserscheinungen sehr nachteilig sein.Use of Cu-Si steel as structural steel in recent years is a low-carbon mild steel for the construction of bridges and steel structures proposed with around 10/6 silicon as a high-quality structural steel and in several for Partly wide-span bridges have also been used in practice. This steel owns however, one major drawback preventing its general use: it is subject corrosive attacks to a far greater extent than pure carbon steel Atmospheric, salty and acidic water; especially lake water, and can consequently for iron bridges near lakes or chemical factories, for ships, iron piles are poorly used in damp soil. Even already in systems that are only exposed to normal rust attack, the strong signs of corrosion can occur be very detrimental.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß sich die Forderung nach erhöhter Rost-Sicherheit ih überraschend hohem Maße erfüllen läßt, wenn man dem bekannten Siliciumbausta'hl -Kupfer in geringer Menge zusetzt.According to the invention it was found that the requirement for increased rust security can be met to a surprisingly high degree if the known Siliciumbausta'hl copper adds in small amounts.

Der Einfuß des Kupfers auf die Rostneigung unlegierten und legierten. Stahles ist zwar an sich bekannt. So rechnet man bei einem-Kupferzusatz von o,2 bis 0,30/0 zu weichem Flußstahl mit einer Erhöhung der Lebensdauer um etwa 5o% gegenüber der des nicht gekupferten Stahles. Mit steigendem Gehalt an Kohlenstoff und anderen Legierungselementen wird im allgemeinen die Wirkung des Kupfers auf die Rostneigung geringer.The influence of copper on the tendency to rust unalloyed and alloyed. Steel is known per se. This is how you calculate with a copper addition of 0.2 up to 0.30 / 0 compared to soft mild steel with an increase in service life of about 5o% that of non-coppered steel. With increasing levels of carbon and others Alloying elements are generally the effect of copper on the tendency to rust less.

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die Wirkung des Kupferzusatzes auf die Korrosionsbeständigkeit siliciumhaltiger Baustähle sehr stark ist und sogar weit über das zu erwartende Maß hinausgeht. Der gekupferte Siliciumstahl kann daher -als ein korrosionssicherer Sonderstahl angesprochen werden. Diese Tatsache ist besonders bemerkenswert bei einem Stahl, der eine wesentlich höhere Rostneigung besitzt als unlegierter Kohlenstoffstahl gleicher Festigkeit.It has now surprisingly been found that the effect of the The addition of copper has a very strong effect on the corrosion resistance of silicon-containing structural steels and even goes far beyond what is to be expected. The copper-plated silicon steel can therefore be addressed as a corrosion-proof special steel. this fact is particularly noteworthy for a steel that has a much higher tendency to rust has the same strength as unalloyed carbon steel.

Der nach -der Erfindung zu verwendende Stahl besitzt die nachstehende Zusammensetzung: Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . bis zu o,2 °/0 Kupfer .. e................. o,2 bis 0,5 % Silicium . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 0,5 - 1,5 0@0 Mangan entsprechend dem Ge- halt des- Siliciumbaustahls, also ...... . . . . . . . . . . . . . . . 0,45 - 0,900 ,@0 Eisen...................... Rest. Die optimale Wirkung ist bei einem Kupfergehaltvon o-,-5-0-/o bereits erreicht.The steel to be used according to the invention has the following composition: Carbon. . . . . . . . . . . . . . . . up to 0.2 per cent Copper .. e ................. o, 2 to 0.5 % Silicon. . . . . . ... . . . . . . . . . . 0.5 - 1.5 0 @ 0 Manganese according to the stop the silicon structural steel, so ....... . . . . . . . . . . . . . . 0.45-0.900 , @ 0 Iron ...................... rest. The optimum effect is already achieved with a copper content of 0 -, - 5-0- / o.

Man hat zwar bereits Legierungen verwendet, die neben 1,2 bis 2 % Silicium o, 5 bis -z Kupfer und sehr geringe Mengen Mangan und Kohlenstoff enthalten. Diese Legierungen unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer Zusammensetzung von dem gekupferten Siliciumbaustahl. Bei ihnen ist der Kupferzusatz auch stur erfolgt, um ihre Beständigkeit in der Hitze ztt erhöhen.Alloys have already been used that contain 1.2 to 2% Silicon contain 0.5 to -z copper and very small amounts of manganese and carbon. These alloys however, differ in terms of their Composition of the copper-clad silicon structural steel. With them is the copper additive also made stubborn to increase their resistance to heat ztt.

Um die überraschend starke Wirkung des Kupfers auf die Korrosionsbeständigkeit des-Siliciumbaustahles näher zu kennzeichnen, sind aus zahlreichen Korrosionsergebnissen einige Beispiele herausgegriffen. Ms Werkstoff wurden für die Rost- und Korrosionsversuche mehrere Siliciumbaustähle mit und ohne Kupfergehalt und zum Vergleich urlegierte Kohlenstoffstähle .gleicher Zugfestigkeit mit und ohne Kupfergehalt in Blech- bzw. Stangenform verwendet. Der Korrosionsangriff wurde bei den Versuchsreihen i und 2 als Gewichtsabnahme in g/dm- der Oberfläche, in Versuchsreihe 3 als Maß der Verminderung der Schwingungsfestigkeit durch die Korrosion und in Ver--suchsreihe 4. als Gewichtsprozente bestimmt. Versuchsreihe i In der bekanntlich ziemlich aggressiven Industrieluft des Ruhrgebietes ergaben Naturrostversuche an Mittelblechen nach i i Monaten Liegedauer die folgenden Gewichtsabnahmen: Ergebnisse der Rostversuche in Hüttenluft Stahl Gewichtsabnahme Kohlenstoffstahl St. 48 ohne Kupfer 4;65 g/dm2 Oberfläche _ - 48 mit - 3e79 - - Siliciumbaustahl ohne - 5,84 - - - mit - 3,02 - Der Kupferzusatz hat die Rostheigung des urlegierten Kohlenstoffstahles um rund i 9 %, die des Siliciumbaustahles aber um rund 48%, also um den zweilais dreifachen Betrag erniedrigt. Dabei muß besonders darauf hingewiesen werden, daß der Kupfer-Silicium-Stahl auch erheblich weniger rostet als der gekupferte Kohlenstoffstahl. .In order to characterize the surprisingly strong effect of copper on the corrosion resistance of structural silicon steel, a few examples have been selected from numerous corrosion results. For the rust and corrosion tests, several silicon structural steels with and without copper content and, for comparison, unalloyed carbon steels of the same tensile strength with and without copper content in sheet metal or rod form were used. The corrosion attack was determined in test series i and 2 as a decrease in weight in g / dm- of the surface, in test series 3 as a measure of the reduction in vibration resistance due to corrosion and in test series 4 as percent by weight. Test series i In what is known to be the rather aggressive industrial air of the Ruhr area, natural rust tests on central sheets showed the following weight reductions after a period of ii months: Results of the rust tests in hut air Steel weight loss Carbon steel St. 48 without copper 4; 65 g / dm2 surface _ - 48 with - 3e79 - - Silicon structural steel without - 5.84 - - - with - 3.02 - The addition of copper has reduced the rust tendency of the unalloyed carbon steel by around 9%, but that of the silicon structural steel by around 48%, i.e. by two and three times the amount. It must be pointed out that the copper-silicon steel also rusts considerably less than the copper-plated carbon steel. .

Versuchsreihe 2 In ihr wurde die Gewichtsabnahme in Nordseewasser nach einer Versuchsdauer von 6 Monaten bestimmt. Die Ergebnisse sind nachfolgend wiedergegeben: Ergebnisse der Rostversuche in Nordseewasser Stahl Gewichtsabnahme Kohlenstoffstahl St. 48 ohne Kupfer 3,23 g/dm2 Oberfläche -_ 48 mit - 2,88 - _ Siliciumbaustahl ohne - 4,15 - - _ mit - 2,42 _ - Bei der Korrosion durch Seewasser ist die Wirkung des Kupferzusatzes bei Siliciumbaustahl etwa drei- bis viermal so groß wie bei Kohlenstoffstahl.Test series 2 In it, the weight loss in North Sea water was determined after a test duration of 6 months. The results are given below: Results of the rust tests in North Sea water Steel weight loss Carbon steel St. 48 without copper 3.23 g / dm2 surface -_ 48 with - 2.88 - _ Silicon structural steel without - 4.15 - - _ with - 2.42 _ - In the case of corrosion by seawater, the effect of the addition of copper on silicon structural steel is about three to four times as great as on carbon steel.

Versuchsreihe 3 Zur Ergänzung der Naturrostversuche wurden zahlreiche Laboratoriumsversuche durchgeführt, um bereits in kürzerer Zeit die Rostneigung der Stähle bei Angriff durch Wasser oder feuchte Luft zu bestimmen. Läßt man wähnend der Durchführung eines mechanischen Schwingungsversuches zur Bestimmung der Dauerfestigkeit auf den Prüfstab Wasser oder feuchte Luft einwirken, so wird .die Schwingungsfestigkeit entsprechend der Rostneigung des Stahles mehr oder weniger stark herabgesetzt. Bei geeigneter Versuchsdurchführung gelingt es, auf diese Weise eine sog. Korrosionsschwingungsfestigkeit zu- ermitteln.Test series 3 To supplement the natural rust tests, numerous Laboratory tests carried out to find the rust tendency in a shorter time of steels when attacked by water or moist air. One lets be imagined the implementation of a mechanical vibration test to determine the fatigue strength If water or humid air act on the test rod, the vibration resistance becomes more or less reduced according to the tendency of the steel to rust. at Appropriate test execution succeeds in this way a so-called corrosion vibration resistance to investigate.

Hierbei wurden die folgenden Ergebnisse erzielt Ergebnisse von Korrosionsschwingungsversuchen - Schwingungsfestigkeit Stahl kg/mm2 ' vor Korrosion bei Korrosion Kohlenstoffstahl St. 48 ohne Kupfer 26 _ 17 - 48 mit - 26 zg Siliciumbaustahl ohne. - 30 =6 - mit - 30 21 --Durch den Kupferzusatz wird somit die Korrosionsschwingungsfestigkeit des Kohlenstoffstahles um 2 kg/mm2, die des Siliciumetwa das Zwei- bis Dreifache erhöht. Versuchsreihe ¢ Auch bei Angriff durch verdünnte Mineral-und organische Säuren ergeben sich ähnliche Verhältnisse. Löslichkeitsversuche in i%iger Salzsäure nach 4 5 Tagen hatten das folgende Ergebnis Ergebnisse von Löslichkeitsversuchen in verdünnter Salzsäurc Stahl Gewichtsabnahme 01 10 Kohlenstoffstahl St. 48 ohne Kupfer 36 _ - 48 mit - 30 Siliciumbaustahl ohne - 48- - mit - 12 Die Wirkung des Kupferzusatzes zum Siliciumbausta:hl ist also bei Angriff durch Säuren etwa fünfmal so groß wie beim unlegierten Kohlenstoffstahl.As a result, the following results were obtained Results of corrosion vibration tests - vibration resistance Steel kg / mm2 'from corrosion in the event of corrosion Carbon steel St. 48 without copper 26 _ 17 - 48 with - 26 zg Silicon structural steel without. - 30 = 6 - with - 30 21 - The addition of copper increases the corrosion resistance of carbon steel by 2 kg / mm2, and that of silicon by about two to three times. Test series ¢ Similar conditions result also when attacked by dilute mineral and organic acids. Solubility tests in 1% hydrochloric acid after 4 5 days had the following result Results of solubility tests in dilute hydrochloric acid c Steel weight loss 01 10 Carbon steel St. 48 without copper 36 _ - 48 with - 30 Silicon structural steel without - 48- - with - 12 The effect of the addition of copper on silicon structural steel is therefore about five times as great when attacked by acids as with unalloyed carbon steel.

Claims

PATENTAN: SPRUCI3 Use of a steel with a carbon content of up to 0.2%, a silicon content of 0.5 to 1.5%, a manganese content of 0.45 to 0.9% and a copper content of 0.2 to 0, 5010 for highly stressed structures made of shaped, bar or wide iron, sheet metal and the like.