DE1483210A1 - Verwendung eines unlegierten Stahls mit guter Abkantbarkeit in Laengs- und Querrichtung - Google Patents

Description

• "Verwendung eines urilegierten Stahls mit guter Abkantbarkeit in hängs- und Querrichtung" Die Abkantbarkeit ist ein Maßstab für die Eignung eines Stahls zum Herstellen von Bauelementen, wie:hrofile, Kästen od.dgl. durch Herumbiegen des freien'Teils eines einseitig eingespannten Bleches um eine Biegekante oder freies Knicken in' ein Gesenk. Der Grad der Abkantbarkeit bemißt sich dabei nach dem kleinsten zulässigen Biegehalbmesser, d.h. nach dem Halbmesser, bis zu dem der Stahl abgekantet werden kann, ohne Anrisse zu zeigen. Die Abkantbarkeit der bekannten Baustähle ist in erheblichem Maße davon abhängig, ob das Abkanten parallel. oder quer zur Walzrichtung erfolgt: Dabei ist in der Regel: der kleinste zulässige biegehalbmess@er beim Abkanten parallel zur Walzrichtung wesentlich größer als quer zur Walzrichtung, d.h: die bekannten Abkantstähle sind insoweit: anisotropt Die bisher bekannten Stähle mit günstiger Abkantbarkeit= beispielsweise die Stähle QSt 349 QSt 37 und QSt 52-3 besitzen einen besonders hohen Reinheitsgrad, insbesondere einen niedrigen Phosphor-und Schwefelgehalt, sowie äußerst geringe 'Mengen an oxydischen Einschlüssen. Um die Abkantbarkeit dieser Stähle zu verbessern, hat man bereits versucht, die 'Brammen quer zu walzen. Die auf diese Weise hergestellten Walzstähle sind den in üblicher Weise hergestellten Baustählen in bezug auf ihre Abkantbarkeit wegen der teilweisen Ausschaltung der Anisotropie-weit überlegen.
• - In Küntscher, Kilger und Biegler "Technische Baustähle", 1958, Seiten 51 bis 53 wird als Hochbaustahl der Stahl St 52 beschrieben, dessen Mindeststreckgrenze von 36 kg/mm2 durch Legieren mit Mangan, Chrom, Silizium, Molybdän und anderen Elementen erreicht wird. Dieser Stahl enthält kein Titan, wenngleich Titan unter denjenigen Karbidbildnern genannt wird, die beim Herstellen von Feinkornstahl auf Basis des Stahls St 52 als Zusatz in die Pfanne. gegeben werden können. Die kornverfeinernde Wirkung eines Titanzusatzes von 0,06% bzw. die Korngröße der betreffenden titanhaltigen Stähle steht jedoch in keinem Zusammenhang mit der Abkantbarkeit, so daß sich aus einem der Kornverfeinerung dienenden Titanzusatz nicht auf eine Verbesserung der Abkantbarkeit schließen läßt. Die genannten Feinkornstähle besitzen zwar ein hohes Streckgrenzenverhältnis, große Zähigkeit und Zunahme der Umwandlungsgeschwindigkeit, doch soll dies durch den Gehalt an kritisch verteiltem Aluminiumnitrid bedingt sein.
• Schließlich wird in der Vorvexöffentliohung auch über Faltversuche, an einem siliziumlegierten Baustahl mit 0,08 bis 0,18% Kohlenstoff, bis 1, 2%Sili@ aium, 0,50 bis 1,0% Mangan:, unter 0,04% Phosphor und unter 0,0¢ Schwefel berichtet. Dieser Stahl enthält jedoch keine weiteren legierüngselemente, insbesondere kein Titan. Im übrigen läßt sich vom Faltversuch nicht auf das Abkantverhalten desselben oder eines ähnlichen bzw. anderen Stahls schließen.
• .Die in Abhängigkeit von der Blechdicke kleinsten aulässigen'Biegehalbmesser parallel und quer zur Walzrichtung sind nach DIN 17 100 festgelegt. Aus dieser Norm ergibt sich, daß mit zunehmender Werkstoffestigkeit - ebenso wie mit zunehmender Blechdicke e der kleinste zulässige Biegehalbmesser zunimmt, d.h. die Abkantbarkeit schlechter wird. Weiterhin ergibt sich aus der vorerwähnten DIN-Nörm,.daB die Abkantbarkeit bzw. der kleinste zulässige Biegehalbmesser in starkem Maße davon abhängig ist, ob das Abkantexi quer oder längs (parallel) zur Walzrichtung erfolgte für die meisten technischen Anwendungsfälle strebt man einen möglichst kleinen Biegehalbmesser an, so daß man häufig gezwungen ist, das abzukantende ' Blech quer' zur Walzrichtung zu entnehmen, bzw. es quer zur Walzrichtung abzukanten. Demnach sind in allen Fällen, in denen eine optimale Abkantbarkeit erforderlich ist, die Abkantlängen durch die verhältnismäßig geringen Blechabmessungen quer zur Walzrichtung begrenzt. Insoweit sind der Anwendung der Abkanttechnik im Stahlbau Grenzen gesetzt, die zu überwinden die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist.
• Ausgehend von der Feststellung, däß vor allem die sulfidischen Einschlüsse., insbesondere das Mangansulfid, die Abkantbarkeit beeinträchtigen, wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch das Zulegieren schwefelaffiner Elemente zu den bekannten Abkantstählen die Abkantbarkeit der aus diesen Stählen hergestellten Bleche bedeutend verbessert werden kann. Dabei konnte nicht nur die Abkantbarkeit als solche verbessert werden, sondern die Verbesserung der Abkantbarkeit wirkte sich parallel zur Walzrichtung verhältnismäßig stärker aus, so daß, wie Versuche gezeigt haben, praktisch ein isotroper Stahl entsteht, Als schwefelaffines Element ist das Titan besonders gut geeignet, weil es, abgesehen von seiner Wirkung auf die Abkantbärkeit, ohne Beeinträchtigung der Schweißbarkeit eine Festigkeitssteigerung bewirkt oder bei gegebener-Festigkeit einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt erlaubt.
• Die Erfindung besteht demnach in dem Vorschlag, einen.Abkantstahl mit bis 0'03 bis 0,2¢y& Kohlenstoff, bis 09055% Silizium., 0930 bis 1,50% Mangan, bis 0,055% Phosphor, bis 0.055% Schwefel, mindestens 0,02% Aluminium und - erfindungsgemäß - insbesondere mit 0,10 bis 0,25y6, vorzugsweise 0,15% Titan als Werkstoff für aus Blechen mit hoher Streckgrenze und Zugfestigkeit hergestellte Gegenstände, wie Träger und Profile, zu verwenden, die bei der Herstellung eine gute Abkantbarkeit erfordern, Es hat sich gezeigt, daß neben der verbesserten Abkantbarkeit die Stähle nach der Erfindung eine weitere Verbesserung ihrer technologischen Eigenschaften, insbesondere eine Steigerung der Festigkeit und Streckgrenze, erfuhren, wie sie als Folge des Zegierens mit beispielsweise Titan an sich bekannt.ist Im Rahmen einer Versuchsschmelze wurde in einem Siemens-Martin-Ofen eine Stahlschmelze erschmolzen und in zwei Pfannen (A und B) abgestochen: Der Stahl wurde mit Silizium und Aluminium beruhigt, wobei dem Stahl der Pfanne :B noch ca. 20 kg 25%iges Ferratitan zulegiert wurde: Die Zusammensetzung der beiden Stähle ergab sich wie folgt:

  Tabelle I

  e si Mn P S Al Ti

  (A (%) () M (A (A M

  ..

  0:,19 -0945 '.130..0,02s 09025 0,045. 0.900

  0918, .-0,47 1928 '09030 0,.0270, 040 0.9.1.4

  Beide Stähle wurden zu Brammen vergossen und anschließend durch ausschließliches Längswalzen zu Blechen von 12 mm Dicke ausgewalzt, so daB aufgrund der bisherigen Erkenntnisse besonders ungünstge-Abkanteigenschaften parallel zur Walzrichtung zu erwarten waren.
• Bei der Untersuchung von Blechproben der Stähle .A und H ergaben sich die in Tabelle II aufgeführten Festigkeitseigenschaften quer. zur Walzrichtungs

  Tabelle =I

  Streck- Zu esti - D@eh@- Einschnü- Streck ren-

  r# e ..# n rang zeaVer

  (gi (kg/ i M

  A 42r7 . -:5809 _ 28 _ 39 0972,,

  B 51,'1 62x4 30 61 6 s2° ."

  Aus den vorstehenden Werten ergibt sich, daß der Stahl B, verursacht durch seinen Titangehalt, eine höhere Streckgrenze, Zugfestigkeit, Dehnung, Einschnürung und auch ein größeres Streckgrenzenverhältnis besitzt als der titanfreie Stahl A.
• Um die Wirkung des Titangehaltes*äüf die Abkantbark.eit festzustellen, wurden 12 mm starke Bleche der beiden Stähle A und B auf einer Abkantbank bei sich ständig verringerndem Biegehalbmesser so länge um eine Biegekante gebogen, bis sich erste Anrisse zeigten. Die bei diesen Versuchen ermittelten Biegehalbmesser sind in der nachfolgenden Tabelle III aufgeführt und den nach DIN 17 100 zu erwartenden Biegehalbmessern gegenübergestellt.

  Tabelle III

  Kleinster zulässiger Biegehalbmesser in mm

  länge - quer

  QSt 52-3

  (DIN 17 100) . 32 25

  A 46 6

  B 0 .. 4 0 - ¢

  Wie sich aus vorstehender Tabelle ergibt, ist die .Abkantbarkeit des Stahles A in längs richtung schlechter und in Querrichtung besser als die sich aus der Norm ergebenden Werte. Diese Abweichung von den Normwerten ist durch das völlig einseitige Walzen der be-. nutzten Proben bedingt. Obgleich das Blech aus dem Stahl B ebenfalls ausschließlich längsgewalzt wurde, ergaben sich bei 70% aller Versuche mit dieser Qualität selbst dann keine Anrisse, wenn die Bleche nach dem Biegen flach aufeinander lagen, d.h. der Biegehalbmesser 0 betrug. Im übrigen ergaben die Versuche sowohl in längs- als auch in Querrichtung jeweils einen kleinsten zulässigen Biegehalbmesser von nur 4 mm, d.h. der erfindungsgemä$e Stahl ist in bezug auf die Abkantbarkeit isotrog Wie sich aus Tabelle III entnehmen läßt, übertrifft der Stahl nach der Erfindung hinsichtlich seiner Abkantbärkeit-den vergleichbaren Stahl QSt 52-3 bei weitem .und liegt zudem noohweit über den für den . besten Abkantstahl,.den weichen QSt 34, nach DIN 17 100 vorgeschriebenen kleinsten zulässigen Biegehaibmessern von 20 mm quer und von 25 mm längs zur Walzrichtung.
• Mit der Erfindung gelingt es daher, den herkömmlichen Abkantstählen, d.hpraktisch allen unle- . gierten Bauetählen mit Zugfertigkeiten von 34 bis etwa 70 kg/mm 2, durch Zulegieren von schwefeläffineri Elementen, insbesondere Titan, bei allgemein verbesserter Festigkeit eine Abkantbarkeit zu verleihen, die weit über den bisher bekannten Werten liegt.

Claims (1)

1. Patentanspruchs Verwendung eines Stahls mit 0,03 bis 092¢ % Kohlenstoff, 0,30 bis 1,50 % Mangan, bis 0955 y& Siliziums -bis 09055 % Phosphor, bis 09055 96 Schwefel, mindestens 0902% Aluminium, 0910 bis 0925%, vorzugsweise 0/,15y6 Titan als Werkstoff für aus Blechen oder Breitflüßhstahl hergestellte Gegenstände, bei deren Herstellung eine gute Abkantbarkeit erforderlich ist, wie beispielsweise Träger und Profile..