DE2840193A1

DE2840193A1 - Verfahren zur qualitaetsverbesserung von stahlprofilen

Info

Publication number: DE2840193A1
Application number: DE19782840193
Authority: DE
Inventors: Marios Economopoulos; Yves Jean Respen
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1977-09-19
Filing date: 1978-09-15
Publication date: 1979-03-29
Also published as: BE858862A; GB2005312B; JPS5454911A; JPS5843447B2; GB2005312A

Description

4000 DUSSELDORF-BENRATH 13 14. 9.
BENRATHER SCHLOSSALLEE 89 TELEFON 713234 und 718S97 P1/R TELEX 8587941 2840 REG. NR. 3329 29 Verfahren zur Qualitätsverbesserung von Stahlprofilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität von Stahlprofilen, wobei im Sinne der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff "Stahlprofile" Träger, U-Profile, Winkel, T-Stähle, Flachstähle, Breitflachstähle, Platinen und Bleche sowie allgemein jedes Walzprodukt mit mindestens einer ebenen Fläche zu verstehen sind.
Bekanntlich gehören zu den Haupteigenschaften, die vom Verbraucher bei Stahlprofilen vorausgesetzt werden, unter anderem die für die jeweilige Stahlgüte grösstmögliche Bruchfestigkeit, Streckfestigkeit und Kerbzähigkeit sowie eine für den jeweiligen Verwendungszweck des Stahlprofils ausreichende Schweissbarkeit, Dauerfestigkeit und Verformbarkeit.
seitens der Anmelderin aJurde bereits ein wirtschaftliches liühlbehandnungsverfahren vorgeschlagen, mit dem verhindert wird, dass in den zur Betrachtung stehenden Profilen der Gehalt des Stahls an Kohlenstoff und Mangan unter dem Aspekt einer Beeinträchtigung der Schweissbarkeit und Niedrigtemperatur-Kerbzähigkeit auf unannehmbare Werte ansteigt.
Diese Behandlung ist dadurch gekennzeichnet, dass direkt nach erfolgtem Austritt aus dem Fertiggerüst eines Walzwerks die Planfläche (beispielsweise Flansch oder Gurt) der Profile (wobei der Steg von U-Stählen diesbezüglich als anzusehen ist) einer Oberflächenabschreckung mittels eines geeigneten Kühlmediums ausgesetzt wird; die Abschreckbehandlung wird unterbrochen unter Regulierung der Kühlbedingungen in der Weise, dass am Ausgang der Abschreckzone einerseits nur die Oberflächenschicht der Planfläche eine Umwandlung in Bainit bzw. Martensit erfährt, andererseits die nicht abgeschreckten Teile der Profile eine Temperatur führen, die noch hoch genug ist, um über die im nicht abgeschreckten Teil befindliche Wärme eine Vergütung der abgeschreckten Oberflächenschicht zu bewirken, und schliesslich die Umwandlung von Austenit in Ferrit und Karbide in den nicht abgeschreckten Teilen des Profils erfolgen kann.
Das Stahlprofil, welches der vorbeschriebenen Behandlung unterzogen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass sein Gefüge im Querschnitt senkrecht zur Achse mindestens zwei zur Oberfläche des Planelements des Profils weitgehend parallele Zonen aufweist, wobei eine dieser Zonen im wesentlichen aus Bainit bzw. Vergütungsmartensit und die andere Zone in der Hauptsache aus nicht vergütetem Ferrit-Perlit besteht.
Dieses Verfahren hat ausgezeichnete Ergebnisse gebracht und es weisen die so hergestellten bzw. behandelten Profile bemerkenswerte Festigkeitseigenschaften auf. Da diese Eigenschaften besser als vom jeweiligen Produkt gefordert sein können und die Durchführung des zu ihrer Erzielung erforderlichen Verfahrens zuweilen schwer zu lösende Probleme mit sich bringt bzw. kostenaufwendig und unzweckmässig sein kann, wurde seitens der Anmelderin ein Verfahren entwickelt, das diese Nachteile ausschaltet.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Behandlung von Profilen, bei dem nach erfolgtem Austritt aus dem Walzwerk die Aussenseite der Planfläche (beispielsweise Flansch oder Gurt) der Profile (wobei der Steg von U-Stählen diesbezüglich als Flansch anzusehen ist) einer Oberflächenabschreckung und Selbstvergütung unterzogen wird, ist im wesentlichen durch Ablauf in drei Phasen gekennzeichnet, und zwar einer ersten Phase mit einer Kühlbehandlung in der Weise, dass die Oberflächenschicht aus einem gemischten Austenit-Ferrit-Gefüge besteht; einer zweiten Phase schneller Affitlilung mittels eines entsprechenden Kühlmediums in der Weise, dass das Gefüge der Oberflächenschicht aus einem Gemisch aus Ferrit und Martensit bzw. Bainit besteht, wobei diese zweite Phase unterbrochen wird, so dass die aus Restaustenit bestehenden nicht abgeschreckten Teile des Profils eine genügend hohe Temperatur führen, um eine Vergütung der abgeschreckten Oberflächenschicht durch die im nicht abgeschreckten Teil befindliche Wärme zu ermöglichen; und einer dritten Phase langsamer Abkühlung dergestalt, dass die Umwandlung von Austenit in Ferrit und Karbide in diesen nicht abgeschreckten Teilen des Profils vonstatten gehen kann.
Erfindungsgemäss erfolgt die Ausführung der ersten Phase zweckmässigerweise während des Übergangs des Profils in Richtung auf eine dem Fertiggerüst des Walzwerks nachgeschaltete Behandlungsstrecke üblicher Art.
Die nachstehenden Werte dienen lediglich als Beispiel und stellen keinerlei Einschränkung dar; sie beziehen sich auf Flachstähle von 20 mm Dicke.
Diese Flachprofile weisen folgende Stahl zusammensetzung auf: C = 0.15 %, Mn = 0.83 , Si = 0.26 %.
Die Festigkeitseigenschaften der drei Flachstähle sind nachfolgend zusammengefasst: Flachstahl Nr. 1 im Walzzustand (ohne erfindungegemässe Oberflächenabschreckung und Selbstvergütung) - Streckgrenze (Re) 276 N/mm2 - Bruchlast (Rr) 425 N/mm2 - Dehnung (A) 36.4 % - Einschnürung (S) 68.1 % Flachstahl Nr. 2 mit erfindungsgemässer Behandlung - Walzendtemperatur 8500C - Temperatur am Beginn der Abschreckbehandlung (g0) 7750c - Vergütungstemperatur 5000C - Streckgrenze (Re) 450 N/mm2 - Bruchlast (Rr) 565 N/mm2 - Dehnung (A) 36.4 % - Einschnürung (S) 68.1 % - Kerbzähigkeit bei -20°C 160 J/cm2 - Kerbzähigkeit bei -600C 65 J/cm Flachstahl No. 3 mit erfindungegemässer Behandlung; - Walzendtemperatur 8500C - Temperatur am Beginn der Abschreckbehandlung (To) 750°C - Vergütungstemperatur 5800G - Streckgrenze (Re) 382 N/mm2 - Bruchlast (Rr) 516 N/mm2 - Dehnung (A) 28.0 % - Einschnürung (8) 65.7% - Kerbzähigkeit bei -20°O 140 J/cm2 - Kerbzähigkeit bei -600C 40 J/cm2 Hinsichtlich der Flachstähle Nr. 2 und Nr. 3 zeigen sich die Ergebnisse gegenüber den Werten für Flachstahl Nr. 1 deutlich verbessert.
Ausserdem weist der Flachstahl Nr. 2, der mit einer niedrigeren Temperatur (50000) als der Flachstahl Nr. 3 (58000) vergütet wurde, bessere Festigkeitseigenschaften als der letztere auf. Diese Besonderheit resultiert ebenfalls aus dem erfindungsgem.ssen Verfahren: die Vergütungstemperatur ist geringer, während die Festigkeitseigenschaften gleichzeitig zufriedenstellender sind.
Die beigefügten Schliffbilder (500-fache Vergrösserung) zeigen die Gefüge der drei vorgenannten Flachstähle: Fig. 1 : Gefüge Flachstahl Nr. 1 Fig. 2a: Gefüge im Kern von Flachstahl Nr. 2 Fig. 2b: Randzonengefüge (0.8 mm von der Kante entfernt) von Flachstahl Nr. 2 Fig. 3a: Gefüge im Kern von Flachstahl Nr. 3 Fig. 3b: Randzonengefüge (1 mm von der Kante entfern-t) von Flachstahl Nr. 3.
Somit lassen sich nach dem vorbeschriebenen Verfahren die Vorteile einer schnellen Abkühlung mit Selbstvergütung in Anlagen nutzen, in denen normalerweise die Durchführung einer derartigen Behandlung aus Gründen technischer Schwierigkeiten bzw. zu hoher Kosten nicht möglich wäre.
PATENTANSPRÜ0HE Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Qualitätsverbesserung von Stahlprofilen, bei denen eine aussseitige Planfläche, beispielsweise eines Flansches, Gurtes oder U-Profilsteges nach erfolgtem Austritt aus dem Walzwerk einer Oberflächenabschreckungünd Selbstvergütung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf dieser Behandlung in drei Phasen abläuft, wobei die erste Phase in einer Kühlbehandlung derart besteht, dass die Oberflächenschicht ein gemischtes Austenit-Ferrit-Gefüge annimmt, während in der zweiten Phase ausreichend schnell mit einem entsprechenden Kühlmedium abgekühlt wird, um im Gefüge der Oberflächenschicht ein Gemisch aus Ferrit und Martensit bzw.

Bainit zu erhalten, und die zweite Phase abgebrochen wird, wenn die aus Restaustenit bestehenden nicht abgeschreckten Teile der Profile eine noch genügend hohe Temperatur aufweisen, um eine Vergütung der abgeschreckten Oberflächenschicht durch die im nicht abgeschreckten Teil befindliche Wärme zu ermöglichen, und dass in einer dritten Phase langsamer Abkühlung die Umwandlung von Austenit in Ferrit und Karbide in den nicht abgeschreckten Teilen des Profils vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung in der ersten Phase während der Förderung des Profils in Richtung auf eine Einrichtung erfolgt, die einer am Austritt aus dem Fertiggerüst des Walzwerks befindlichen, üblichen Anordnung nachgeschaltet ist.