FI122143B

FI122143B - Menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmistamiseksi sekä muotovalmiste

Info

Publication number: FI122143B
Application number: FI20090387A
Authority: FI
Inventors: Tommi Liimatainen; Jussi Minkkinen; Mikko Hemmilae; Sakari Tihinen; Petteri Steen; Juha Rajala; Tanja Haemeenkorpi; Pasi Pekola
Original assignee: Rautaruukki Oyj
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-09-15
Also published as: WO2011048274A1; FI20090387A; EP2491157A4; FI20090387A0; EP2491157A1

Description

Menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmistamiseen sekä muotovalmiste

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmis-5 tamiseen, jonka koostumus painoprosentteina on C: 0,04-0,10 %,

Si: <0,03 %

Mn: 0,3-1,2 % 10 Nb: 0,015-0,10%

Ti: <0,03% N: <0,01% P: <0,02% S: <0,02% 15 AI: 0,01 - 0,08% V: <0,05 %, lopun ollessa rautaa, väistämättömiä epäpuhtauksia ja jäännöspitoisuuksia.

Keksinnön kohteena on myös korkealujuuksinen muotovalmiste, jonka koostumus on 20 edellä mainittu ja se on erinomaisesti kuumasinkittävissä.

Esimerkiksi rakennus-, kuljetus ja nostovälineteollisuuden rakenneratkaisuissa on suuntauksena lujempien teräslaatujen käyttö, koska lujilla teräksillä voidaan saavuttaa rakenteen painonsäästöä ja siten muun muassa vähentää tuotteiden valmistus, polttoaine- ja ___ kuljetuskustannuksia. Lisäksi teräsrakenteet on suojattava korroosiolta, jolloin menetel- 0 25 mänä käytetään paljon kuumasinkitystä, koska se on tehokas ja taloudellinen tapa ai-g kaansaada teräksen pintaan korroosiolta suojaava sinkkipinnoite. Sinkkipinnoite suojaa i g terästä jopa satoja vuosia ympäristöstä ja kerroksen paksuudesta riippuen.

CC

Kuumasinkityksen käyttö lujien rakenneputkien pinnoittamisessa on kuitenkin ongelmal- co lista, johtuen erilaisista haurasilmiöistä, kuten sulametallihauraudesta kylmämuovattujen g 30 muotovalmisteiden nurkkakohdissa, joihin on jäänyt kylmämuovauksen jäljiltä jäännös-o «m jännityksiä. Kylmämuovatun muotovalmisteen altistuminen kuumaan sinkkipataan ai kaansaa perinteisissä lujissa teräsmuotovalmisteissa halkeaman taivutuksen sisänurk- 2 kaan. Taivutuksen jälkeinen takaisinjousto aikaansaa paikallisen vetojännityspiikin taivutuksen sisänurkkaan, mikä myös lisää sulametallihaurausriskiä.

Kylmämuovatun teräsmuotovalmisteen jäännösjännityksiä voidaan poistaa muovauksen jälkeisillä lämpökäsittelyillä tai pinnan modifioinnilla, mutta teollisen mittakaavan tuotan-5 nossa se ei ole edullista vaatien lisätyövaiheen.

Vaikuttavia asioita sulametallihaurauteen jäännösjännityksen lisäksi ovat sulan sinkkikyl-vyn koostumus sekä teräksen ominaisuudet. Pahimmillaan väärä teräksen koostumus aikaansaa kuumasinkitysvaiheessa repeämisen muotovalmisteen nurkkakohtiin. Näin ollen korkealujuuksisen sinkittävän teräsmuotovalmisteen valmistaminen on ollut ongel-10 mallista ja myötölujuudet ovat tavanomaisesti jääneet luokkaan 355 MPa.

Teräksen lujuutta voidaan tunnetusti nostaa hiili- tai seosainepitoisuuksia kasvattamalla, mutta hiilen tai seosainepitoisuustason kasvattaminen lisää teräksen sulametallihauraut-ta kuumasinkityksessä. Yksi keino arvioida teräksen kestävyyttä kuumasinkityksessä on laskea teräksen LME-indeksi: LME=201-370C-22Si-51Mn-35P+33S-28Cu-22Ni-87Cr-15 123Mo-275V-182Nb-82Ti-24AI+1700N-155000B, jossa pienempi indeksin arvo kertoo li sääntyneestä taipumuksesta sulametallihauraudelle. Indeksistä havaitaan korkean seostuksen lisäävän taipumusta sulametallihauraudelle. Edelleen teräksen korkea hiiliekviva-lentti lisää sulametallihaurautta.

Japanilainen patenttijulkaisu JP8232041 esittää teräksen koostumuksen paksuseinämäi-20 sen, lujan ja sinkityn rakenneputken muodostamiseen, jossa teräksen hiilipitoisuus C on 0.04 - 0.12 %, <0.05 % Si, 0.2-2.0 % Mn, sekä 2 tai useampi seuraavista seosaineista <0.08% Nb, <0.08% V ja <0.05% Ti. Julkaisun mukaan <0.05% Si parantaa kestävyyttä w haurausilmiöitä vastaan. Edelleen Euronormin 10025-2 mukaan piipitoisuudella 0,03 - o 0,05 % oleva teräs on huonosti sinkittävissä, sillä silloin liikutaan niin sanotulla Sandellin i c3 25 vyöhykkeellä, jossa sinkin kerrospaksuus kasvaa hallitsemattomasti. Viitejulkaisun mu- | kaisen sinkityn rakenneputken myötölujuus jää tasolle korkeintaan 460MPa ja tämän is. keksinnön mukaisiin korkeisiin lujuusluokkiin (yli 460MPa) ja korkeaan iskusitkeyteen ei 00 o JP8232041:n mukaisella opetuksella päästä. Edelleen julkaisu ei opeta hallitsemaan O) o sinkkikylvyn lisäainepitoisuuksia paremman sinkiitävyyden aikaansaamiseksi, jolloin ra- 30 kenneputken kuumasinkityksen onnistuminen on epävarmaa.

3

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on ratkaista kuumasinkittävä muotovalmiste myötölu-juuksiin 460 MPa - 600M Pa, joka kestää erinomaisesti kuumasinkityksen sulan metallin aiheuttaman rasitteen. Keksinnön toisena tarkoituksena on aikaansaada uusi menetelmä 5 korkealujuuksisen ja sinkityn teräsmuotovalmisteen valmistamiseen, jossa teräksessä ei tarvita lujuuden nostamiseen merkittäviä määriä sinkitystä haittaavia ja lisäksi kustannuksia nostavia seosaineita. Edelleen kylmämuovauksen jälkeisiä jännityksenpoistoheh-kutuksia tai muita jälkikäsittelyvaiheita ei välttämättä tarvitse tehdä.

Keksinnön mukaisesti on yllättävästi todettu, että suorasammuttamalla mainitun koostu-10 muksen mukainen teräs saavutetaan korkealujuuksinen sekä hyvät iskusitkeysominai-suudet omaava teräs, jonka kuumasinkitysominaisuudet ovat erinomaiset.

Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se mitä on mainittu itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaisen menetelmän edulliset suoritusmuodot on esitetty patenttivaatimuksissa 2 - 7. Keksinnön 15 mukaiselle kuumasinkittävälle muotovalmisteelle on tunnusomaista se mitä on määritelty itsenäisen patenttivaatimuksen 8 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaisen kuumasin-kittävän muotovalmisteen edulliset suoritusmuodot on esitetty patenttivaatimuksissa 9 - 16.

Keksinnön mukaisen menetelmän suurimmat edut ovat että se mahdollistaa kuumasinkit-20 tävän korkealujuuksisen teräksen, jonka iskusitkeys on erinomainen. Edelleen suo-rasammutus nopeuttaa tuotannon läpimenoa kun kelan jäähtymistä ei tarvitse odottaa.

5 Keksinnön mukaisen teräsmuotovalmisteen suurimmat edut ovat että sillä on korkea lu-

(M

to juus yhdistettynä hyvää iskusitkeyteen ja se voidaan erinomaisesti kuumasinkitä.

o i 00

Kuvioiden lyhyt selostus

CC

CL

25 Kuviossa on esitetty 1 keksinnön mukaisen menetelmän päävaiheet.

00 00 g Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen muotovalmiste, neliönmuotoinen ° rakenneputki.

4 kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen muotovalmisteen, joka on neliönmuotoinen rakenneputki; ja

Kuviossa 3 on esitetty toinen 1 keksinnön mukaisen muotovalmisteen, suorakaiteen muotoinen rakenneputki.

5

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Seuraavassa kuvataan yksityiskohtaisesti keksinnön mukaisen menetelmän vaiheet, joista keksinnön kannalta oleelliset askeleet on esitetty kuviossa 1.

Austenointihehkutuksen jälkeen teräsaihio kuumavalssataan lämpötilassa 950 - 1280 °C 10 paksuuteen tyypillisesti 25 - 50 mm, josta se välittömästi siirretään nauhavalssaimeen, jossa se valssataan nauhaksi, jonka loppupaksuus on 2 - 14 mm. Suositeltavasti teräs-nauhan loppupaksuus on vähintään 4 mm. Suositeltavaa on myös, että loppupaksuus on enintään 12,5 mm.

Pistojen lukumäärä nauhavalssaimessa on tyypillisesti 5 - 7 kpl. Nauhavalssaimessa vii-15 meinen pisto suoritetaan lämpötila-alueella 760 - 960 °C, suositeltavasti lämpötila-alueella 850 - 920 °C, erityisesti jos nauhan on suhteellisen ohut, jolloin valssausvoimat pysyvät matalampana.

Viimeisen piston jälkeen teräsnauhan suorasammutus aloitetaan 15 sekunnin sisällä. Suorasammutuksen alkaessa teräsnauhan lämpötilan tulee olla vähintään 700 °C. Suo-20 rasammutus suoritetaan vesisammutuksena siten, että sammutusnopeus on 30-150 °C/s, suositeltavasti yläraja on enintään 120 °C/s. Suorasammutus suoritetaan lämpöti-^ laan enintään 300 °C, suositeltavasti enintään 100 °C. Välittömästi suorasammutuksen i o jälkeen teräsnauha kelataan. Kelauslämpötila voi siten tapahtua lämpötila-alueella 30 - cv 300 °C. Suositeltavasti kelauksen alkulämpötila on enintään 100 °C, koska kelattaessa | 25 terästä lämpötilassa yli 100 °C teräksen pintaan voi muodostua epäjatkuva höyrypatja, joka vaikeuttaa prosessia.

CO

o o Mainitun termomekaanisen käsittelyn tuloksena teräksen mikrorakenne on homogeeni- ^ nen ja muodostuu valtafaasista, joka suositeltavasti on niukkahiilistä ferriittiä ja/tai niuk- kahiilistä bainiittia. Valtafaasia on tyypillisesti yli 90 %. Runsashiilistä bainiittia ja/tai jään-30 nösausteniittia ja/tai martensiittia on siis hyvin vähän hyvin pieninä hiilirikkaina saarek- 5 keina. Olennaista on myös, että mikrorakenne ei ylipäätään sisällä suuria rakeita, minkä ansiosta teräksen sitkeysominaisuudet ovat erityisen hyvät kun otetaan huomioon teräksen lujuus.

Edullisesti suorasammutuksen nopeus on enintään 120 °C /s, koska tällöin teräkselle 5 saadaan sellainen mikrorakenne, joka antaa teräkselle erityisen hyvät mekaaniset ominaisuudet, mukaan luettuna hyvä iskusitkeys.

Edullisesti suorasammutuksen loppulämpötila on enintään 100 °C, koska tällöin sammutuksen jälkeen saadaan tasomainen nauha, jossa myös reunat ovat tasaiset ja tasomaiset.

10 Edullisesti teräsnauha suorasammutetaan suoraan kelauslämpötilaan ja kelataan.

Teräsnauhan käsittely on edullisesti termomekaanista, jolloin suorasammutuksen jälkeen ei suoriteta jälkilämpökäsittelyjä, kuten päästöä, jossa terästä lämmitetään ja annetaan sen jälkeen jäähtyä. Menetelmällä valmistetun terästuotteen mekaaniset ominaisuudet ovat hyviä ilman, että tuotteelle tarvitsee suorittaa kustannuksia lisäävää jälkilämpökäsit-15 telyjä. Päästöllä ei voida merkittävästi parantaa terästuotteen mekaanisia ominaisuuksia ja se monimutkaistaa prosessia.

Kelauksen jälkeen teräsnauha kylmämuovataan halutuksi muotovalmisteeksi. Tarvittaessa teräsnauha voidaan rainoittaa ja/tai leikata sopiviin mittoihin. Kylmämuovaus tapahtuu tunnetuin profiilin- ja/tai putkenvalmistusmenetelmin, edullisesti kylmämuovaus toteute-20 taan kuitenkin rullamuovaamalla vakiopoikkileikkauksista useamman valssiparin välissä.

Rullamuovausprosessissa muotovalmisteen muoto muovautuu jokaisessa valssiparin vaiheessa. Suljetun profiilin tapauksessa suoritetaan profiilin pituussaumahitsaus. Vii-^ meisenä vaiheena on tyypillisesti jatkuvan muotovalmisteen katkaiseminen haluttuun mit- i o taan. Vaihtoehtoisesti muotovalmiste voi olla särmäämällä kylmämuovattu kappale. Kyl- c3 25 mämuovauksen seurauksena muotovalmisteeseen jää jäännösjännityksiä.

X

CC

Kylmämuovauksen jälkeen ennen kuumasinkitystä teräkselle voidaan suorittaa tarvittavia oo välivaiheita, kuten puhdistamista sekä peittaamista onnistuneen sinkityksen aikaansaa-

O

o miseksi.

o

(M

Kuumasinkityksessä teräskappale nostetaan sinkkipataan, jonka sulan sinkin lämpötila 30 on noin 450°C. Keksinnön mukaisen sinkkikylvyn lisäainepitoisuuksia on edullisesti rajoi- 6 tettava lyijyn Pb<0,02%, tinan Sn<0,02% ja vismutin Bi osalta, sillä on havaittu niiden lisäävän taipumusta sulametallihauraudelle. Sinkki reagoi teräksen kanssa muodostaen korroosiolta suojaavan pinnoitteen. Riittävän pitoajan jälkeen korkealujuuksinen sinkitty muotovalmiste nostetaan pois padasta ja jäähdytetään.

5 Alan ammattilaiselle on selvää, että ainakin osa suorasammutuksen tuotteelle aikaansaamista eduista voidaan toteuttaa epäedullisesti myös ilman sammutuksen välitöntä yhteyttä nauhavalssaukseen. Näin ollen keksinnön mukaiselle tuotteelle on tunnusomaista se, mitä on määritelty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 8.

Seuraavassa kuvataan tarkemmin keksinnön mukaisen tuotteen geometriaa ja koostuit) musta.

15 Jäähtyminen voidaan toteuttaa tunnetuilla tavoilla esimerkiksi ilmassa.

Toisin sanoen kuumasinkityksessä 14 käytetään sinkkipadan lisäainepitoisuuksia lyijy Pb<0,02% ja tina Sn<0,02%.

Sinkittyjen muotovalmisteiden nurkkakohtia tutkittiin metallimikroskoopilla otetuista kuvis-ta ja havaittiin yllättävästi, että suorasammutuksella aikaansaatu lujuuden nousu teräk-^ 20 seen mahdollistaa korkealujuuksisten muotovalmisteiden kuumasinkityksen ilman nurk- § kamurtumia.

00

CM

x Seuraavassa taulukossa 1 on esitetty testiesimerkkejä (teräkset 1, 2) kylmämuovatusta cc “ rakenneputkista mitatuista lujuusarvoista sekä niiden geometriset parametrit. Kuviossa 2 °° ja 3 on esitetty graafisesti rakenneputkien muodot, o 05 o 25 ^___ CV ter®s Näytteen _T__B__H (B+H)/2T R/T RP02 RM A5 ChV-20 ChV-40 ChV-60 paikka __mm mm mm mm__mm MPa MPa % J/cm2 J/cm2 J/cm2__ _1__6 200 200 33.3 2.0 497 565 23.1 151 - 132 Sivu 1 | 6 | 2001 2001 33.3. 2.0 498 56θ| 23.θ| 164 - 118 Pohja 7 1 I 6 I Idol 1001 16.7 2.0 551 607| 16.81 - I - I 137 I Pohja _1__6 120 80 16.7 2.0 550 580 19.0 - 162 - Pohja _2__6 200 200 33.3 2.0 558 623 20.6 146 - 131 Sivu _2__6 200 200 33.3 2.0 563 624 20.3 158 - 146 Pohja _2__6 100 100 16.7 2.0 585 641 15.9 161 __-__Pohja _2__6 120 80 16.7 2.0 600 537 15.8 166 Pohja R1 _6 200 100 25.0 4.0 675 732 18.0 75 Pohja R1 _6 200 100 25.0 2.5 675 732 18.0 75 Pohja R1 _6 200 100 25.0 1.5 675 732 18.0 75 Pohja R2 _6 150 150 25.0 2.5 562 627 21.0 118 Pohja R2 6 I 15θ| 150 25.0 4.0 562 627\ 21.o| 118 - - Pohja~

Tau ukko 1. Kuumasinkityskokeiden terästen lujuus-ja sitkeysominaisuudet R1 ja R2 ovat referenssiesimerkkejä vastaavan lujuustason rakenneputkista, joiden lujuutta on nostettu seosaineiden avulla ilman suorasammuttamista 8. Referenssikokeet R1 ja R2 aikaansaivat visuaalisesti havaittavan särön rakenneputken sisänurkkakohtiin, 5 kun ne kuumasinkittiin.

Sinkityt rakenneputket (teräkset 1 ja 2) tutkittiin metallimikroskoopilla ja niiden nurkissa ei havaittu pienintäkään sulametallihaurauden aiheuttamaa säröä. Edelleen taulukosta havaitaan, että keksinnössä on aikaansaatu sinkittävä muotovalmiste, jonka lujuus on jopa 460 - 600 MPa ja iskusitkeys on vähintään 120 J/cm2 myös alhaisissa, -60°C lämpöti-10 loissa. Keksinnön mukaisen teräsmuotovalmisteen myötölujuusalue on edullisesti 460 -580 MPa.

Kuumasinkityskokeiden teräskoostumukset on esitetty seuraavassa taulukossa 2, jossa seosaineet jotka ovat jäännöspitoisuuksia, on merkitty katkoviivalla.

teräs C SI MN P S AL NB V CU CR Nl N MO Tl 1 0.06 0.01 0.73 0.008 0.008 0.021 0.026 0.01 0.035 0.041 0.049 0.0045 0.013 0.002 2 0.06 0.01 1.01 0.004 0.007 0.037 0.048 0.005 0.045 0.025 0.049 0.0044 0.006 0.001 3 0.05 0.01 0.50 0.008 0.003 0.03 0.039 0.01_______0.015 ^ R1 0.06 0.19 1.3 0.01 0.004 0.03 0.015 0.013 0.011 0.035 0.044 0.006 0.003 0.08 ^ R2 0.05 0.17 1.38 0.009 0.003 0.023 0.037 0.076 0.03 0.028 0.041 0.007 0.002 0.002~ g 15 Taulukko 2. Testattujen terästen koostumukset 00 ^ Taulukosta havaitaan, että keksinnössä tärkeitä seosaineita ovat C, Si, Μη, P, S, AI ja £ Nb. Lisäksi voidaan käyttää vanadiinia V<0,05 % tai titaaniseostusta Ti<0,03 % pitoi- i^. suuksina. Teräksen yleinen seosainepitoisuustaso on alhainen mikä edesauttaa kuu- 00 g masinkityksen onnistumista. Keksinnön mukaisen teräslaadun aikaansaamiseksi on eri- o 20 tyisesti piin Si, vanadiinin V ja mangaanin Mn pitoisuuksia laskettu merkittävästi.

CVJ

Teräksellä on alhainen hiilipitoisuus C 0,04 - 0,10 % mistä on hyötyä materiaalin iskusit-keyden, särmättävyyden sekä hitsattavuuden kannalta. Teräksen alhainen hiiliekvivalent- 8 ti (C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15) niin ikään vaikuttaa positiivisesti hyvään hitsattavuuteen.

Teräksen piipitoisuus valitaan alueelta Si ^0,03 %, jolloin teräs on niin sanottu alapii-teräs. Tällöin sinkkikerroksesta tulee ohut (<90pm) ja sillä on hyvä tarttuvuus. Edelleen 5 alapiin teräksillä saavutetaan kuumasinkittäessä hyvä kiilto sinkkipintaan sekä alhainen pii ehkäisee taipumusta sulametallihauraudelle. Alhainen piipitoisuus on siis omiaan parantamaan teräksen kuumasinkittävyyttä.

Mangaania Mn, käytetään 0,3 -1,2 %. 0,3 % tarvitaan vähintään jotta teräkselle voidaan aikaansaada tarvittava lujuus, liian korkean pitoisuuden on taas todettu heikentävän is-10 kusitkeyttä suorasammutettujen terästen tapauksessa. Iskusitkeyden varmistamiseksi mangaanipitoisuus on edullisesti 0,4 - 0,9 %.

Niobi Nb on tehokas lujuutta lisäävä seosaine ja sitä on seostettava 0,015-0,10 %. Edullisesti niobia Nb seostetaan korkeintaan 0,08%.

Vanadini V lisätään lujuutta lisäävänä seosaineena, mutta sen pitoisuutta on rajoitettava 15 V<0,05 % pitoisuuksiin, sillä vanadiinin on todettu heikentävän hitsattavuutta ja iskusitke- yttä.

Fosforin P pitoisuutta on rajoitettava P<0,02, jotta kuumasinkittävyys säilyy hyvänä. Edullisesti fosforipitoisuutta rajoitetaan yhdessä piin Si kanssa, jolloin edullisesti P(%)+Si(%)<0,04 %.

20 Rikkiä S esiintyy teräksessä vähäisinä pitoisuuksina ja sen pitoisuutta pyritään rajaa- maan haitallisten ominaisuuksiensa vuoksi S^0,02.

δ

CVJ

^ Alumiinia AI käytetään teräksen tiivistämiseen 0,01 - 0,08 % pitoisuuksina, o i c3 Kuparia Cu, kromia Cr, nikkeliä Ni ja molybdeenia Mo ei ole tarpeen seostaa keksinnön | mukaiseen teräkseen ja niiden pitoisuuden jäävät väistämättömiin jäännöspitoisuuksiin.

oo 25 Suorasammuttamalla on saavutettu suuri lujuus suhteessa seostukseen vaikka teräksen o o mikrorakenne on valtaosin niukkahiilistä ferriittiä ja/tai bainittia, sisältämättä merkittäviä ™ määriä hiilirikasta martensiittia tai hiilirikasta bainiittia. Suositeltavasti valtafaasi on ferriit tiä siten, että mikrorakenne on suositeltavasti lähes täysin ferriittinen, minkä lisäksi siinä 9 on pieniä määriä bainiittia ja/tai martensiittia ja/tai jäännösausteniittia hiilipitoisuudeltaan rikastuneina, hyvin pieninä saarekkeina.

Keksintö tarjoaa ratkaisun esimerkiksi kuvioiden 2 ja 3 mukaisten korkealujuuksisten sykittyjen rakenneputkien valmistamiseen, jotka ovat kuumasinkityksen yhteydessä taipu-5 vaisia sulametallihauraudelle nurkkakohdissa, joihin on merkitty nurkan ulkopyöristyssä-de R. Sulametallihaurausilmiöt esiintyvät erityisesti pienillä nurkan ulkopyöristyssäteillä R, jolloin R<5T, jossa T on muotovalmisteen aineenvahvuus. Sulametallihaurautta voi tapahtua myös kulman suuruuksilla >90°, mutta edullisesti kulman suuruuksilla <120°. Taulukosta 1 havaitaan keksinnön toimivan jopa R=2T nurkan ulkopyöristyssäteillä, joten 10 voidaan todeta että keksintö toimii korkeissa lujuuksissa myös R=2-4T nurkan ulkopyöristyssäteillä. Nurkan ulkopyöristyssäteet mitataan kuvioiden 2 ja 3 mukaisesti profiilin ul-konurkasta.

Aineenvahvuuden T kasvattaminen voi lisätä muotovalmisteen 16, 18 muokkauslujittu-misastetta, mikä lisää sulametallihaurautta. Kantikkaiden rakenneputkien tapauksessa 15 muotovalmisteen muokkauslujittumisastetta voidaan arvioida kaavalla (B+H)/2T, jossa pienempi lukuarvo tarkoittaa suurempaa muokkauslujittumisastetta. Edelleen ainevah-vuuden kasvattaminen vaikeuttaa teräksen nopeaa sammuttamista suorasammuttami-sen yhteydessä, jolloin liian paksusta nauhasta ei saada tasaisesti lujaa ainetta sisuksen jäädessä pintaa pehmeämmäksi. Tämän vuoksi keksinnön mukaisen muotovalmisteen 20 aineenvahvuus on 2 - 14mm, edullisesti kuitenkin 4-12,5mm.

Keksinnön mukaisella muotovalmisteella 16,18 tarkoitetaan kylmämuovattua terästuotetta, johon on kylmämuovattu vähintään yksi nurkka. Edullisesti muotovalmiste käsittää ^ vähintään yhden nurkan, jonka ulkopyöristyssäde on <5T ja edullisesti lisäksi yhden tai C\| . useamman kulman jonka suuruus on <120°. Edullisesti keksinnön mukainen teräsmuoto-

CD

O

^ 25 valmiste on pitkänomainen muotovalmiste ja edullisimmin sillä tarkoitetaan suljettua pro-

CVJ

fiilia, kuten rakenneputkea.

CC

CL

h- Edellä keksintöä on havainnollistettu esimerkein. Sanotun johdosta on huomattava, että o keksintö voidaan yksityiskohdiltaan toteuttaa monella tavalla oheistettujen patenttivaati- o muksien puitteissa.

Claims

10

1. Menetelmä korkealujuuksisen kuumasinkityn muotovalmisteen, jonka koostumus on C: 0,04-0,10 %

5 Si: <0,03 % Mn: 0,3-1,2 % Nb: 0,015-0,10% Ti: <0,03% N: <0,01%

10 P: <0,02% S: <0,02% AI: 0,01-0,08% V: <0,05 %, lopun ollessa rautaa, väistämättömiä epäpuhtauksia tai jäännöspitoisuuksia, 15 valmistamiseen, jossa teräsaihio kuumavalssataan nauhavalssaimessa niin, että aihion valssauslämpötila viimeisessä pistossa on 760-960 °C, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: - teräsnauha suorasammutetaan nauhavalssaimessa suoritetun viimeisen piston o jälkeen jäähdytysnopeudella 30-150 °C/s lämpötilaan enintään 300 °C, joka suorasam- ώ 20 mutus suoritetaan viimeistään 15s kuluttua viimeisestä pistosta; 0 00 «m - teräsnauha kelataan lämpötilassa 20-300 °C; CC - teräsnauhasta kylmämuovataan teräsmuotovalmiste; ja r-· 00 o - kylmämuovattu teräsmuotovalmiste kuumasinkitään. o o ^ 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suo- 25 rasammutuksen loppulämpötila on enintään 100 °C. 11

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että teräs-nauhan käsittely on termomekaanista, jolloin suorasammutuksen jälkeen ei suoriteta päästöä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kylmä-5 muovauksessa muovataan vähintään yhden nurkan ulkopyöristys arvoon R=2-4T, jossa R on pyöristyssäde ja T aineenvahvuus.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kylmä-muovausmenetelmänä käytetään rullamuovausta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rulla-10 muovataan suljettu profiili, jossa profiilin sulkeminen aikaansaadaan pituusaumahitsa- uksella.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumasinkityksessä rajoitetaan sinkkipadan lisäainepitoisuuksia: - lyijy Pb <0,02% ja tina Sn <0,02%.

8. Kuumasinkittävä korkealujuuksinen muotovalmiste, jonka ainevahvuus on 2 - 14mm, jonka muotovalmisteen koostumus on painoprosentteina: C: 0,04-0,10 % Si: <0,03 % Mn: 0,3-1,2 %

20 Nb: 0,015-0,10% δ Ti: <0,03% (M O N: <0,01% 00 (M x P: <0,02% cc CL Is» S: <0,02% OO OO § 25 AI: 0,01-0,08% o (M V: <0,05 %, 12 lopun ollessa rautaa, väistämättömiä epäpuhtauksia tai jäännöspitoisuuksia, tunnettu siitä, että teräs on valmistettu suorasammuttamalla teräs nauhavalssauksesta, jolloin teräsmuotovalmisteen myötölujuus on 460-600 MPa ja iskusitkeys on vähintään 120J/cm2 (mitattuna Charpy V-60).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo- tovalmiste on kuumasinkitty.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo-tovalmisteen myötölujuus on 460-580 Mpa.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo-10 tovalmisteessa yksi tai useampi nurkan ulkopyöristyksen arvo on R=2-4T, jossa R on pyöristyssäde ja T aineenvahvuus.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muotovalmisteessa on yksi tai useampi taivutettu kulma, jonka suuruus on <120°.

13. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo-15 tovalmiste on suljettu profiili.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että suljettu profiili on neliön tai suorakaiteen muotoinen rakenneputki.

15. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että teräksen mikrorakenne on oleellisesti ferriittinen.

16. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo- tovalmisteen paksuus on 4-12,5 mm. δ CM CD O OO CM X cc CL 00 00 o 05 O O CM 13