DE1483210A1

DE1483210A1 - Use of an unalloyed steel with good bending properties in longitudinal and transverse directions

Info

Publication number: DE1483210A1
Application number: DE19651483210
Authority: DE
Inventors: Becker Dr-Phil Gottlob; Middeldorf Dipl-Ing Walter
Original assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Current assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Priority date: 1965-11-23
Filing date: 1965-11-23
Publication date: 1969-03-20

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."Use of a uralloyed steel with good foldability in the vertical and transverse direction" The foldability is a measure of the suitability of a steel for the manufacture of structural elements such as: hrofile, boxes or the like. by bending the free part of a sheet metal clamped on one side around a bending edge or free kinking in a die. The degree of bendability is measured according to the smallest permissible bending radius, ie according to the radius up to which the steel can be bent without showing any cracks. The bendability of the known structural steels depends to a considerable extent on whether the bending is parallel. or transversely to the rolling direction: As a rule: the smallest permissible bending half-diameter when folding parallel to the rolling direction is significantly larger than transversely to the rolling direction, i.e.: the known folding steels are insofar: anisotropic The previously known steels with favorable folding properties = steels, for example QSt 349, QSt 37 and QSt 52-3 have a particularly high degree of purity, in particular a low phosphorus and sulfur content, as well as extremely small amounts of oxidic inclusions. In order to improve the bending properties of these steels, attempts have already been made to roll the slabs crosswise. The rolled steels produced in this way are far superior to the structural steels produced in the usual way with regard to their bending properties because of the partial elimination of the anisotropy.

- 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.- In Küntscher, Kilger and Biegler "Technical Structural Steel", 1958, pages 51 to 53, steel St 52 is described as structural steel, its minimum yield strength of 36 kg / mm2 by alloying with manganese, chromium, silicon, molybdenum and other elements is achieved. This steel does not contain titanium, although titanium is among those Is called carbide formers, which are used in the manufacture of fine-grain steel based on the Stahls St 52 as an additive in the pan. can be given. The grain refining Effect of a titanium additive of 0.06% or the grain size of the relevant titanium-containing Steels, however, is not related to the bending properties, so that from a titanium additive used for grain refinement does not lead to an improvement in the Can close foldability. The fine-grained steels mentioned have a high Yield strength ratio, high toughness and increase in conversion rate, but this is said to be due to the content of critically distributed aluminum nitride.

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.Finally, in the preliminary publication, folding tests are also carried out on a silicon-alloyed structural steel with 0.08 to 0.18% carbon, up to 1.2% silicon, 0.50 to 1.0% manganese:, below 0.04% phosphorus and reported below 0.0 ¢ sulfur. However, this steel does not contain any further alloy elements, in particular no titanium. In addition, the folding test does not allow conclusions to be drawn about the bending behavior of the same or a similar or different steel.

.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.The smallest external bending radius, depending on the sheet thickness parallel and transverse to the rolling direction are specified in accordance with DIN 17 100. From this norm it follows that with increasing material strength - as well as with increasing Sheet thickness e the smallest permissible bending radius increases, i.e. the bendability gets worse. Furthermore, the aforementioned DIN standard results in the ability to be bent or the smallest permissible bending radius depends to a large extent on for most of them, whether the bending was transverse or longitudinal (parallel) to the direction of rolling technical applications one strives for the smallest possible bending radius, so that one is often forced to fold the 'sheet metal across' to the rolling direction to remove or to bend it transversely to the rolling direction. Accordingly, in all cases in which an optimal bending capacity is required, the bending lengths by the limited relatively small sheet dimensions transverse to the rolling direction. So far there are limits to the application of bending technology in steel construction that must be overcome is the underlying object of the invention.

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.On the basis of the finding that especially the sulphidic inclusions., in particular the manganese sulfide, impair the bendability, it has now been found, surprisingly, that the addition of alloys has a higher affinity for sulfur Elements for the known bending steels, the bending ability of these steels can be significantly improved. It wasn't just that Foldability as such can be improved, but rather the improvement in foldability had a comparatively stronger effect parallel to the rolling direction, so that, like experiments have shown that practically an isotropic steel is formed, as a sulfur-affine element The titanium is particularly well suited because it, apart from its effect on the bending strength, without impairing the weldability an increase in strength causes or with a given strength allows a lower carbon content.

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.The invention therefore consists in the proposal to use a bending steel with up to 0.3 to 0.2 ¢ y & carbon, up to 09055% silicon, 0930 to 1.50% manganese, up to 0.055% phosphorus, up to 0.055% sulfur, at least 0 , 02% aluminum and - according to the invention - in particular with 0.10 to 0.25y6, preferably 0.15% titanium as a material for objects made from sheet metal with high yield strength and tensile strength, such as supports and profiles, to be used in the manufacture of a It has been shown that, in addition to improved bending properties, the steels according to the invention have undergone a further improvement in their technological properties, in particular an increase in strength and yield strength, as is known per se as a result of the treatment with titanium, for example As part of a test melt, a steel melt was melted in a Siemens-Martin furnace and tapped in two pans (A and B): The steel was calmed with silicon and aluminum, whereby d In the steel of the ladle: B approx. 20 kg of 25% ferratitanium was alloyed: The composition of the two steels was as follows: Table I. e si Mn PS Al Ti (A (% ) () M (A (AM .. 0 :, 19-0945 '.130 ..0.02s 0 90 25 0.045. 0.90 0 0918,.- 0.47 1 928 '09030 0, .027 0, 040 0.9.1.4 Both steels were cast into slabs and then rolled into sheets of 12 mm thickness by exclusively longitudinal rolling, so that, on the basis of previous knowledge, particularly unfavorable bending properties parallel to the rolling direction were to be expected.

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.When testing sheet metal samples of steels .A and H, the transverse strength properties listed in Table II were found. to the rolling direction Table = I. Stretch- Zu esti - D @ eh @ - Snug- Stretch ren- r # e .. # n rang zea Ver (gi (kg / i M A 42r7. -: 5809 _ 2 8 _ 39 0 972 ,, B 51, '1 62x4 30 61 6 s2 °. " The above values show that steel B, caused by its titanium content, has a higher yield point, tensile strength, elongation, constriction and also a higher yield point ratio than titanium-free steel 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.In order to determine the effect of the titanium content on the bendability, 12 mm thick sheets of the two steels A and B were bent around a bending edge on a bending bench with constantly decreasing bending radius until the first cracks appeared. The bending radiuses determined in these tests are listed in Table III below and compared with the bending radiuses to be expected according to DIN 17 100. Table III Smallest permitted bending radius in mm length - across QSt 52-3 (DIN 17 100) . 32 25 A 46 6 B 0 .. 4 0 - ¢ As can be seen from the table above, the bendability of steel A is poorer in the longitudinal direction and better in the transverse direction than the values resulting from the standard. This deviation from the standard values is due to the completely one-sided rolling of the loading. used samples conditionally. Although the sheet made of steel B was also exclusively longitudinally rolled, in 70% of all tests with this quality there were no cracks even if the sheets lay flat on top of one another after bending, ie the bending radius was 0. In addition, the tests both in the longitudinal and in the transverse direction each resulted in a smallest permissible bending radius of only 4 mm, ie the steel according to the invention is isotropic with regard to the bendability. As can be seen from Table III, the steel according to the invention is superior in terms of its bending strength - the comparable steel QSt 52-3 by far. and is also nooh far above that for the. the best bending steel, the soft QSt 34, the smallest permitted bending hinge diameters of 20 mm across and 25 mm lengthways to the rolling direction, as stipulated in DIN 17 100.

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.With the invention it is therefore possible to use the conventional bending steels, i.e. practically all unle-. Yawed structural steels with pulling skills from 34 to approx 70 kg / mm 2, by adding sulfur elements, especially titanium, to give a foldability with generally improved strength that is far is above the previously known values.

Claims

Use of a steel with 0.03 to 092 ¢% carbon, 0.30 to 1.50% manganese, up to 0955 y & silicon - up to 09055% phosphorus, up to 09055 96 sulfur, at least 0902% aluminum, 0910 to 0925%, preferably 0 /, 15y6 Titanium as a material for objects made from sheet metal or high-quality steel, the manufacture of which requires good bendability, such as beams and profiles.