DE3628711A1 - Denitrated, low-alloyed, high-strength fine-grained structural steel - Google Patents

Abstract

The denitrated, low-alloyed and high-strength fine-grained structural steel consists of 0.12 to 0.25% of carbon, 0.25 to 0.60% of silicon, 1.30 to 1.80% of manganese, at most 0.050% of phosphorus, at most 0.050% of sulphur, 0.08 to 0.18% of vanadium, at most 0.070% of aluminium, at most 0.06% of niobium, at most 0.70% of nickel and 0.010 to 0.035% of titanium, the remainder being iron, and is used preferably for producing roadway support profiles in mining operations.

Description

Die Erfindung betrifft einen denitrierten, niedriglegierten, hochfesten Feinkornstahl, der vorzugsweise für Streckenausbauprofile in Grubenbetrieben zum Einsatz kommt.The invention relates to a denitrified, low-alloy, high-strength fine-grained steel, which is preferred for section expansion profiles is used in mine operations.

Unter Denitrieren ist im Sinne der Erfindung die Abbindung des Stickstoffs z. B. mit Aluminium, Vanadium und/oder Titan zu verstehen, wobei diese Elemente während des Denitrierens Nitridverbindungen bilden.Under denitrification is the binding of the Nitrogen z. B. to understand with aluminum, vanadium and / or titanium, these elements being nitride compounds during denitrification form.

Denitrierte, niedriglegierte Stähle sind bekannt (DE-AS 27 13 782). Sie zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit und hohe Kerbschlagarbeit (Kerbschlagzähigkeit) aus, weshalb sie vorzugsweise für Rinnenprofile für den Streckenausbau in Grubenbetrieben verwendet werden.Denitrified, low-alloy steels are known (DE-AS 27 13 782). They are characterized by high strength and high Impact strength (impact strength), which is why they prefer for channel profiles for line expansion in mine operations be used.

Generell besteht bei Feinkornbaustählen die Forderung nach hohen Werten der Kerbschlagarbeit, die gleichbedeutend mit einer großen Sprödbruchsicherheit der Bauteile sind. In Grubenbetrieben werden an die Sprödbruchsicherheit besonders hohe Anforderungen gestellt.In general, there is a demand for high-grade structural steels Values of impact energy, which is synonymous with a large The components are resistant to brittle fracture. Be in mine operations high demands are placed on the safety against brittle fracture.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen denitrierten, niedriglegierten, hochfesten Feinkornbaustahl mit folgenden Eigenschaften:The invention has for its object a denitrified, low-alloy, high-strength fine-grain structural steel with the following properties:

Streckgrenze mindestens 520 N/mm²
Zugfestigkeit mindestens 650 N/mm²
Bruchdehnung mindestens 18%Yield strength at least 520 N / mm²
Tensile strength at least 650 N / mm²
Elongation at break at least 18%

zu schaffen, der aufgrund eines ausgewählten Ti-Gehaltes eine besonders hohe Feinkörnigkeit und damit eine besonders hohe Kerbschlagarbeit zur Folge hat und der auch nach einer Kaltverformung sich durch eine besonders hohe Sprödbruchsicherheit auszeichnet. to create a special due to a selected Ti content high degree of fine grain and therefore particularly high impact energy has the consequence and that even after cold working is characterized by a particularly high resistance to brittle fracture.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen denitrierten, niedriglegierten, hochfesten Feinkornbaustahl folgender Zusammensetzung gelöst:According to the invention, this object is achieved by a denitrified low-alloy, high-strength fine-grain structural steel following Composition solved:

0,12 bis 0,25%Kohlenstoff 0,25 bis 0,60%Silizium 1,30 bis 1,80%Mangan max. 0,050%Phosphor max. 0,050%Schwefel 0,08 bis 0,18%Vanadium max. 0,070%Aluminium max. 0,06%Niob max. 0,70%Nickel 0,010 bis 0,035%Titan RestEisen0.12 to 0.25% carbon 0.25 to 0.60% silicon 1.30 to 1.80% manganese Max. 0.050% phosphorus Max. 0.050% sulfur 0.08 to 0.18% vanadium Max. 0.070% aluminum Max. 0.06% niobium Max. 0.70% nickel 0.010 to 0.035% titanium Rest of iron

Als Nitridbildner treten stets Vanadium und Titan auf, wobei Aluminium und Niob vorhanden sein können.Vanadium and titanium always occur as nitride formers, whereby Aluminum and niobium can be present.

Erfindungswesentlich ist, daß in dem Feinkornbaustahl das Titannitrid in feinstverteiltem Zustand vorliegt. Falls diese Voraussetzung nicht erfüllt ist, hat das Titan lediglich die Funktion eines Nitridbildners. Die Einstellung einer hohen Anzahl feinstverteilter Titannitride wird gemäß der Dr.-Ing. Diss. H. Baumgardt, TU Clausthal 1984, durch eine ausreichend hohe Abkühlungsgeschwindigkeit des im Strang vergossenen Stahles und durch ein niedriges Ti : N-Verhältnis von max. 4 : 1 sichergestellt.It is essential to the invention that the titanium nitride in the fine-grained structural steel is in a very finely divided state. If this requirement is not fulfilled, the titanium only has the function a nitride former. The setting of a large number of finely divided According to Dr.-Ing. Diss. H. Baumgardt, TU Clausthal 1984, through a sufficiently high cooling rate of the steel cast in the strand and through a low Ti: N ratio of max. 4: 1 ensured.

Es zeigte sich zudem überraschenderweise, daß durch diese Feinstverteilung des Titannitrids die Feinkörnigkeit des Stahls beim Warmwalzen mit üblichen Walzanfangstemperaturen von ca. 1150-1200°C und üblichen Walzendtemperaturen von max. 950°C entscheidend verbessert wird und dadurch eine höhere Feinkörnigkeit am fertigen Profil erzielt wird, wodurch die Kerbschlagarbeit entscheidend verbessert wird. Es stellte sich weiterhin heraus, daß aufgrund des feinstverteilten Titannitrids auch an eine exakte Temperaturführung beim Warmwalzen die bisherigen hohen Anforderungen nicht mehr gestellt werden müssen.It was also surprisingly found that this Fine distribution of the titanium nitride and the fine grain of the steel for hot rolling with usual starting temperatures of approx. 1150-1200 ° C and usual roll end temperatures of max. 950 ° C is significantly improved and thereby a higher fine grain is achieved on the finished profile, whereby the notch impact work is significantly improved. It continued to turn out that due to the finely divided titanium nitride the exact temperature control during hot rolling high demands no longer have to be made.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der dinitrierte, niedriglegierte, hochfeste Feinkornbaustahl einen Stickstoffgehalt von 0,012 bis 0,025% auf. Durch diese Maßnahmen wird eine weitere Verbesserung der Feinkörnigkeit erzielt. In a further embodiment of the invention, the dinitrated, low-alloy, high-strength fine-grain structural steel with a nitrogen content from 0.012 to 0.025%. Through these measures a further improvement in the fine grain is achieved.  

Der erfindungsgemäße Feinkornbaustahl findet bevorzugt seine Anwendung zum Herstellen von Streckenausbauprofilen in Grubenbetrieben, an die unter anderem extreme Anforderungen bezüglich der Zähigkeit nach Vorverformungen oder nach Alterung gestellt sind.The fine-grain structural steel according to the invention is preferably used Application for the production of line expansion profiles in mine operations, to the extreme requirements regarding toughness after pre-deformation or aging are.

Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur Herstellung von Streckenausbauprofilen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Profile nach dem letzten Walzstich abgekühlt und bei Raumtemperatur kalt gebogen werden. Auch nach einer Kaltverformung und einer Auslagerung bei den Temperaturen untertage (Alterung) ergibt sich eine bessere Kerbschlagarbeit als bei den bekannten unvergüteten Feinkornbaustählen für den Grubenausbau. Der erfindungsgemäße Stahl eignet sich daher besonders für Streckenausbauprofile, welche kalt gebogen werden.The invention thus also relates to a method for the production of route expansion profiles, which is characterized in that the profiles cooled after the last roll pass and at room temperature be bent cold. Even after cold working and an aging at the underground temperatures (aging) results in better notched bar impact work than with the known ones non-hardened fine-grain structural steels for mine construction. The invention Steel is therefore particularly suitable for track expansion profiles, which are bent cold.

Der erfindungsgemäße Feinkornbaustahl weist wie bei der DE-AS 27 13 782 bei steigenden Prüftemperaturen von +20°C auf +60°C eine Verbesserung der Werte der Kerbschlagarbeit auf. Dies gilt sowohl für eine Prüfung an gealterten DVM-Proben als auch entsprechend an nicht gealterten ISO-V-Proben. Durch die mit der Temperatur ansteigende Kerbschlagarbeit ist eine verbesserte Sprödbruchsicherheit bei erhöhten Betriebstemperaturen, wie diese besonders in größeren Teufen auftreten, sichergestellt.The fine grain steel according to the invention has the same as in the DE-AS 27 13 782 with increasing test temperatures of + 20 ° C to + 60 ° C an improvement in the values of the impact energy. This applies both to testing on aged DVM samples as well as on non-aged ISO-V samples. By the impact energy increasing with temperature is one improved safety against brittle fracture at higher operating temperatures, how these occur especially in larger depths, ensured.

Die Erfindung wird anhand eines Beispiels erläutert:The invention is explained using an example:

Chemische Zusammensetzung und mechanische/technologische Eigenschaften, wobei die Schmelze 1 zum Vergleich dient:Chemical composition and mechanical / technological Properties, the melt 1 being used for comparison:

Claims (4)

1. Denitrierter, niedriglegierter, hochfester Feinkornbaustahl bestehend aus 0,12 bis 0,25%Kohlenstoff 0,25 bis 0,60%Silizium 1,30 bis 1,80%Mangan max. 0,050%Phosphor max. 0,050%Schwefel 0,08 bis 0,18%Vanadium max. 0,070%Aluminium max. 0,06%Niob max. 0,70%Nickel 0,010 bis 0,035%Titan RestEisen1. Denitrided, low-alloy, high-strength fine-grain structural steel consisting of 0.12 to 0.25% carbon 0.25 to 0.60% silicon 1.30 to 1.80% manganese Max. 0.050% phosphorus Max. 0.050% sulfur 0.08 to 0.18% vanadium Max. 0.070% aluminum Max. 0.06% niobium Max. 0.70% nickel 0.010 to 0.035% titanium Rest of iron 2. Denitrierter, niedriglegierter, hochfester Feinkornbaustahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Stickstoffgehalt von 0,012 bis 0,025% aufweist.2. Denitrided, low-alloy, high-strength fine-grain structural steel according to claim 1, characterized, that it has a nitrogen content of 0.012 to 0.025%. 3. Verwendung des niedriglegierten, hochfesten Feinkornbaustahl nach Anspruch 1 oder 2, zur Herstellung von Streckenausbauprofilen in Grubenbetrieben mit folgenden Werten der mechanischen Eigenschaften: Streckgrenze mindestens 520 N/mm²
Zugfestigkeit mindestens 650 N/mm²
Bruchdehnung mindestens 18%3. Use of the low-alloy, high-strength fine-grain structural steel according to claim 1 or 2, for the production of line expansion profiles in mine operations with the following values of mechanical properties: yield strength at least 520 N / mm²
Tensile strength at least 650 N / mm²
Elongation at break at least 18% 4. Verfahren zur Herstellung von Streckenausbauprofilen, die aus einem niedriglegierten hochfesten Feinkornbaustahl nach einem der Ansprüche 1 oder 2 hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile nach dem letzten Walzstich abgekühlt und bei Raumtemperatur kalt gebogen werden.4. Process for the production of route expansion profiles, the made from a low-alloy, high-strength fine-grain structural steel one of claims 1 or 2 are produced, characterized, that the profiles cooled after the last rolling pass and be cold bent at room temperature.