DEP0008303DA - Stahl für Grubenausbau - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines besonders legierten Stahles für die einzelnen Teile eines Grubenausbaues für Strecken, Streben und Schächte.

In der Zeit, in welcher der Bergbau dem Werkstoff seiner Ausbauteile keine besondere Beachtung schenkte, war es üblich, z.B. für Kappen St. 37 zu benutzen. Der Fortschritt in der mechanischen Kohlengewinnung und der daraus sich ergebende Übergang zum Bruchbau hatten das Austreten eines allmählich immer größer werdenden Gebirgsdruckes zur Folge. Damit stiegen aber gleichzeitig die Anforderungen an den Ausbau, insbesondere hinsichtlich seiner Tragfähigkeit. Der verhältnismäßig weiche St. 37 zeigt große Verformungen, nach denen Alterungserscheinungen auftraten; er war also nicht alterungsbeständig. Die Alterung zeigte sich in Form von Sprödbrüchen, die äußerst unangenehm wegen der damit verbundenen Lebensgefahr für den Bergmann sind. Zwar konnte durch entsprechend größere Dimensionierung eine höhere Tragfestigkeit erreicht werden, doch brachte dies auch gleichzeitig den Nachteil eines größeren Gewichtes mit sich. Zur Erhöhung der Tragfestigkeit wurden Kappen aus St. 50 und St. 60 eingeführt. Diese Stähle besitzen eine nur geringe Bruchdehnung. Da Ausbauten im Bergbau sich in den meisten Fällen verformen lassen müssen, bevor sie brechen, ist jedoch gerade eine hohe Bruchdehnung erwünscht. Der St. 50 läßt sich nur wenig verformen. Er ist an sich schon spröde, so daß er bei Überlastung, selbst ohne Alterungserscheinungen, schon bricht. Neben der Bruchdehnung spielen aber auch die Schweißung und die mit ihr zusammenhängenden Eigenschaften eine große Rolle. Der St. 50 läßt bekanntlich keine hochwertige Schweißung zu.

Um die genannten Nachteile zu vermeiden, sind die Kappen immer stärker bemessen worden, und zwar entweder durch Aufschweißen von Lamellenverstärkungen oder durch Wahl stärkerer Profile, selbst bei höherer Stahlfestigkeit. Damit sollen die Beanspruchungen, insbesondere in den Schweißnähten, herabgesetzt und Verformungen vermieden werden. Dies brachte jedoch den erheblichen Nachteil des höheren Gewichtes, mit welchem der Bergmann umgehen muß, mit sich.

Ein anderer Vorschlage sah eine wesentlich höhere Zugfestigkeit und eine so geringe Bemessung vor, daß sich die Verformung der Kappen im elastischen Bereich abspielten. Damit wird jedoch die Kraft, mit der Schalen, Sargdeckel u.dgl. gegen das Hangende gedrückt werden, sehr klein.

Die vorliegende Erfindung geht darauf hinaus, die Stahlzugfestigkeit soweit wie möglich zu erhöhen und die Kappen so zu bemessen, daß Schalen starr gegen das Hangende gepreßt werden. Andererseits sollen die Kappenprofile so gering bemessen werden, daß ihr Gewicht für den Bergmann nicht eine außergewöhnliche Belastung darstellt. Dies kann jedoch bei der Unbestimmbarkeit des Gebirgsdruckes zu gelegentlichen Überbeanspruchungen führen. Auf diese Überbeanspruchungen sollen die Kappen nun nicht mit einem spröden Bruch, sondern mit einer weitgehenden plastischen Verformung antworten. Durch die Verformungen dürfen die Kappen jedoch nicht altern. Auch wenn die verformten Kappen kalt gerichtet werden, sollen sie keine Alterungserscheinungen zeigen. Auch die Schweißbarkeit der Kappen muß so gut sein, daß sie Überbeanspruchungen ohne weiteres gewachsen sind.

Während also bei den bisherigen Kappen die Neigung bestand, Überbeanspruchungen durch stärkere Bemessungen aus dem Wege zu gehen, soll erfindungsgemäß ein Mindestmaß von Überbeanspruchungen zugelassen werden, um das Gewicht der Kappen möglichst gering zu halten. Diese Überbeanspruchungen sollen jedoch weder zu Zerstörungen der Kappen noch zur Verschlechterung des Werkstoffes führen.

Neben der Vermeidung der bisher auftretenden Nachteile soll der Werkstoff außerdem keine Schwierigkeiten beim Walzen, Pressen und bei sonstiger vor dem Einsatz im Ausbau zu verrichtender Bearbeitung verursachen. Insbesondere dürfen Schweißnähte keine Schwachstellen sein.

Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, für den Grubenausbau einen Stahl zu verwenden, der gut schweißbar und wenig alterungsempfindlich ist, etwa 55 kg/mm(exp)2 Zugfestigkeit, und eine hohe Bruchdehnung besitzt.

Als besonders günstig hat sich ein Stahl von 55 kg/mm(exp)2 Zugfestigkeit folgender Zusammensetzung erwiesen: 0,17 - 0,24% C, 0,40-0,60% Si, 0,90-1,30% Mn, 0,04% max. P, 0,05% max. S, 0,030 - 0,060% Al und 0,35-0,45% Ni und Rest Fe.

Infolge des hohen Al-Gehaltes ist der Stahl nicht alterungsempfindlich. Diese Eigenschaft ist wichtig, insbesondere bei der Verwendung des Stahles für Kappen. Da Kappen sehr oft überbeansprucht werden, altern sie ohne Al-Zusatz sehr rasch, so daß sie des öfteren ausgeglüht werden müssen, um mit ihnen die nötige Betriebssicherheit aufrecht erhalten zu können. Diese auch infolge des Transports verhältnismäßig teure wiederholte Nachbearbeitung fällt bei Verwendung der vorgeschlagenen Stahlzusammensetzung fort. Schon hierdurch verbilligt sich die Verwendung dieser Kappen, und der zusätzliche Transport wird erspart. Wichtig ist ferner, daß der Stahl neben hoher Zugfestigkeit doch gute Schweißbarkeit besitzt.

Die Kappenkonstruktion aus dem gemäß der Erfindung zu verwendenden Werkstoff besitzt also die wesentlichen Vorteile der leichteren Handhabung infolge des geringen Gewichtes, der guten Beherrschung des Hangenden infolge hoher Tragfestigkeit, der Bruchsicherheit bei Überbeanspruchungen durch hohe Zähigkeit, der gleichbleibenden Qualität des Stahles durch Alterungsbeständigkeit, der einfachen Reparatur durch die Möglichkeit des Kaltrichtens und der hohen Betriebssicherheit auch bei Überbeanspruchungen infolge guter Schweißfähigkeit.

Claims (2)

1. Grubenausbau aus Stahl für Strecken, Streben und Schächte, gekennzeichnet durch die Verwendung eines gut schweißbaren und wenig alterungsempfindlichen Stahles von etwa 55 kg/mm(exp)2 Zugfestigkeit, der eine hohe Bruchdehnung besitzt.

2. Verwendung eines Stahles mit den im Anspruch 1 genannten Eigenschaften, der aus 0,17-0,24% Kohlenstoff, 0,40 - 0,60% Silizium, 0,90-1,30% Mangan, bis 0,04% Phosphor, bis 0,05% Schwefel, 0,030-0,060% Aluminium, 0,35 - 0,45% Nickel, Rest Eisen, besteht, für den Grubenausbau aus Stahl für Strecken, Streben Schächte.