DE1608155B1

DE1608155B1 - Use of a tempered steel for high-performance chains

Info

Publication number: DE1608155B1
Application number: DE19671608155
Authority: DE
Inventors: Carl Clarus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-12-16
Filing date: 1967-12-16
Publication date: 1970-07-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Stahles für Hochleistungsketten, insbesondere für Rundgliederketten von Hobel- und Fördereinrichtungen in Bergbau-Betrieben, die starken Korrosionseinflüssen sowie ungewöhnlich hohen Dauer- und Wechsellasten ausgesetzt sind und bei denen vorzugsweise die Glieder der Kette aus zwei kaltverformten Teilen bestehen, die miteinander verschweißt sind.The invention relates to the use of a steel for high-performance chains, especially for round link chains of planing and conveyor systems in mining companies, the strong effects of corrosion as well as unusually high permanent and alternating loads are exposed and in which preferably the links of the chain are made of two cold-forged There are parts that are welded together.

Ketten dieser Art sind besonders gegen die im Bergbau auftretenden in der Atmosphäre und in Wässern enthaltenen Säuren und Basen dann empfindlich, wenn bei der Kaltverformung Spannungen erzeugt worden sind, die entweder gleich oder nach späteren Belastungen zu mikroskopischen feinen Spannungsrissen führen und somit den aggressiven Wässern bzw. der aggressiven Atmosphäre Angriffsflächen bieten. Eine auf diese Weise auftretende Korrosion ist besonders gefährlich, weil sie sich der objektiven Kontrolle entzieht. Dieses gilt naturgemäß ganz besonders in Bergbaubetrieben. Fällt eine derartige Kette durch Bruch aus, so sind die dadurch entstandenen Ausfallzeiten sowie die Gefährdung der Mannschaft Verlustposten, die in ihrer Größenordnung den Wert der Kette um ein Vielfaches übersteigen.Chains of this type are particularly effective against those found in mining acids and bases contained in the atmosphere and in water are then sensitive, if stresses have been generated during cold working, which are either equal or lead to microscopic fine stress cracks after subsequent loads and thus the aggressive waters or the aggressive atmosphere attack surfaces Offer. Corrosion occurring in this way is particularly dangerous because it eludes objective control. Naturally, this is particularly true in mining operations. If such a chain fails due to breakage, that's what causes it downtime incurred as well as the risk to the team losing positions, which exceed the value of the chain many times over in their order of magnitude.

Es läge näher, hochlegierte Stähle zu verwenden, um damit derartigen Schwierigkeiten zu begegnen. Ganz einfache Gründe wie z. B. die schlechte Verschweißbarkeit, die ungewöhnlich hohen Kosten und die ungenügende Vergütbarkeit setzen jedoch Grenzen, so daß derartige Stähle zur Fertigung von Ketten der oben beschriebenen Art praktisch unbrauchbar sind.It would be more natural to use high-alloy steels in order to do so Encounter difficulties. Very simple reasons such as B. the poor weldability, The unusually high costs and insufficient remuneration set limits, however, so that such steels are practical for the manufacture of chains of the type described above are useless.

Es ist bekannt, daß sich die Korrosionsfestigkeit unlegierter Stähle durch Beimengung von Aluminium und Kupfer verbessern lassen. Man hat dieses nicht nur bei Kettenstählen, sondern auch bei Baustählen in den verschiedensten Zusammensetzungen versucht. Zusätze von Aluminium und Kupfer vermindern aber die Verschweißbarkeit nach dem Abbrenn-Stumpf-Schweißverfahren bzw. dem Widerstands-Schweiß- . verfahren. Auch verändern sich die Walzeigenschaften in einer nicht immer günstigen Weise. Diese Zusätze müßten, um eine ausreichende Verschweißbarkeit zu erzielen, im Gesamtverhältnis so vermindert werden, daß dadurch ihre Wirkung in Bezug auf die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit nicht mehr nennenswert ist.It is known that the corrosion resistance of unalloyed steels can be improved by adding aluminum and copper. You don't have this only with chain steels, but also with structural steels in the most varied of compositions tries. Additions of aluminum and copper reduce the weldability according to the flash butt welding process or resistance welding. procedure. The rolling properties also change in a way that is not always favorable. In order to achieve sufficient weldability, these additives would have to be in the overall ratio are reduced so that their effect in terms of improving the Corrosion resistance is no longer worth mentioning.

Es ist weiterhin bekannt, daß Hochleistungsketten aus Stählen gefertigt werden, die außer den selbstverständlich vorhandenen Zusätzen von Kohlenstoff und Mangan eine Zusatzkombination aus Chrom-Nickel-Vanadin oder Chrom Nickel-Molybdän aufweisen. Im Rahmen dieser bekannten Zusammensetzungen werden im ständigen Wechsel Stähle hergestellt, die in ihren verschiedenen Anteilskombinationen mal diese mal jene mechanischen Vor- und Nachteile aufweisen, ohne daß dadurch eine entscheidende Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit erzielt worden wäre.It is also known that high-performance chains are made of steels are, in addition to the naturally existing additives of carbon and Manganese is an additional combination of chrome-nickel-vanadium or chrome-nickel-molybdenum exhibit. In the context of these known compositions are in constant change Steels made in their various proportion combinations times this time those mechanical advantages and disadvantages, without thereby a decisive one Improvement in corrosion resistance would have been achieved.

Nun ist es bekannt bei Stählen für Maschinenelemente, die unter ungewöhnlich tiefen Temperaturen die geforderten mechanischen Eigenschaften behalten sollen, geringe Mengen Tantal/Niob beizumengen. So ist z. B. aus der österreichischen Patentschrift 196 896 bekannt, einen Stahl wie folgt zusammenzusetzen: Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . 0,02 bis 0,10% Mangan . . . . . . . . . . . . . 0,20 bis 0,60e% Silizium . . . . . . .. .. . . . . . 0,10 bis 0,35% Kupfer ... ******"****'» 0,20 bis 0,60% Chrom . . . . . . . . . . . . . . 0,50 bis 0,90 0/0 Nickel ****'****** ..... 2,00 bis 3,00% Aluminium . . . . . . . . . . . . 0,05 bis 0,20 0/0 Stickstoff ....... . ...... 0,01 bis 0,015"/o Tantal . . . . . . . . . . . ..... 0,05 bis 0;10 % Die in dieser Kombination verwendeten Silizium-Kupfer-Aluminium-Einschlüsse schließen die Verwendung eines derartigen Stahles als Kettenstahl im Sinne der Erfindung aus. Die zusätzlich vorhandenen Legierungsbestandteile von Tantal bzw. gegebenenfalls auch von Niob können die Korrosionsbeständigkeit nicht mehr beeinflussen. Ihre Wirkung ist bei diesen bekannten Stählen auf die Kältebeständigkeit gerichtet und hat daher mit der der Erfndung zugrunde liegenden Aufgabe nichts mehr zu tun. Hinau kommt, daß diese bekannten Stähle einen Nickelbestandteil von 2 bis 3 % aufweisen. Dieser verhältnismäßig hohe Nickelgehalt vermindert die .elektrische Schweißfähigkeit entscheidend.It is now known to add small amounts of tantalum / niobium to steels for machine elements that are supposed to retain the required mechanical properties at unusually low temperatures. So is z. B. from the Austrian patent specification 196 896 known to assemble a steel as follows: Carbon. . . . . . . . . . . . 0.02 to 0.10% Manganese. . . . . . . . . . . . . 0.20 to 0.60e% Silicon. . . . . . .. ... . . . . 0.10 to 0.35% Copper ... ****** "**** '» 0.20 to 0.60% Chrome. . . . . . . . . . . . . . 0.50 to 0.90 0/0 Nickel **** '****** ..... 2.00 to 3.00% Aluminum. . . . . . . . . . . . 0.05 to 0.20 0/0 Nitrogen ........ ...... 0.01 to 0.015 "/ o Tantalum. . . . . . . . . . . ..... 0.05 to 0; 10% The silicon-copper-aluminum inclusions used in this combination exclude the use of such a steel as chain steel within the meaning of the invention. The additional alloy components of tantalum or possibly niobium can no longer influence the corrosion resistance. In the case of these known steels, their effect is directed towards resistance to cold and therefore has nothing to do with the object on which the invention is based. In addition, these known steels have a nickel content of 2 to 3%. This relatively high nickel content significantly reduces the electrical weldability.

Es ist weiterhin bei Baustählen bekannt, bei denen es auf die Kriechfestigkeit unter Belastung in großen Zeiträumen ankommt, geringe Einschlüsse von Tantal/Niob vorzusehen. Dabei ist es aus der österreichischen Patentschrift 193 914 bekannt, die Kriechfestigkeit derartiger Stähle durch eine Legierungskombination erheblich zu erhöhen, wobei u. a. auch Tantal/Niob eine gewisse Rolle spielt. Es handelt sich um Legierungen, die beispielsweise folgende Bestandteile haben: Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . 0,1 bis 1,2 0/0 Mangan und Silizium in den in Baustählen üblichen Grenzen von etwa ....... 0,1 bis 2,0% Crom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . bis 1,5 "/o Molybdän . . . . . . . . . . . . . .. . bis 1,0% Aluminium . . . . . . . . . . .. . . . . bis 0,5"/o Titan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . bis 0,5 % Bor . . . . . . : . . . . . . . . . . . . . . . bis 0,1"/o Stickstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . bis 0,10/0 Tantal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . bis 0,2 % Zirkon . . . . . . . . . . . . . . . . bis 0,3 1/o Niob . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . bis 0,2"/o Phosphor . . . . . . . . . . . . . . . . . bis 0,20/0 Vanadin . . . . . . . . . . . . . . . . . . bis 0,5°/o Kupfer . . . . . .. . . . . . . . . . . . bis 1,5"/o Diese Kombination enthält ungewöhnlich hohe Anteile von Aluminium, Stickstoff, Phosphor sowie Kupfer, die Stähle dieser Art wegen mangelnder Schweißbarkeit zur Herstellung von Hochleistungsketten ausschließen.It is also known in the case of structural steels in which the creep resistance under load is important over long periods of time to provide small inclusions of tantalum / niobium. It is known from Austrian patent 193 914 to considerably increase the creep strength of such steels by means of an alloy combination, with tantalum / niobium also playing a certain role. These are alloys that have the following components, for example: Carbon. . . . . . . . . . . . . . 0.1 to 1.2 0/0 Manganese and silicon in the common in structural steels Limits of about ....... 0.1 to 2.0% Crom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . up to 1.5 "/ o Molybdenum. . . . . . . . . . . . . ... up to 1.0% Aluminum. . . . . . . . . . ... . . . up to 0.5 "/ o Titanium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . up to 0.5% Boron. . . . . . :. . . . . . . . . . . . . . . up to 0.1 "/ o Nitrogen. . . . . . . . . . . . . . . . . to 0.10 / 0 Tantalum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . up to 0.2% Zircon. . . . . . . . . . . . . . . . up to 0.3 1 / o Niobium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . up to 0.2 "/ o Phosphorus. . . . . . . . . . . . . . . . . up to 0.20 / 0 Vanadium. . . . . . . . . . . . . . . . . . up to 0.5 per cent Copper. . . . . ... . . . . . . . . . . up to 1.5 "/ o This combination contains unusually high proportions of aluminum, nitrogen, phosphorus and copper, which steels of this type cannot be used in the manufacture of high-performance chains due to their poor weldability.

Die verhältnismäßig hohen Anteile von Tantal 0,2% und Niob 0,2% sowie Zirkon 0,34/o sind unabhängig. von ihrem erheblichen Kostenfaktor in dieser Zusammensetzung schon auf Grund des hohen Aluminium- und Kupfergehaltes - wie bereits erwähnt - nicht in der Lage, die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.The relatively high proportions of tantalum 0.2% and niobium 0.2% as well Zirconia 0.34 / o are independent. of their considerable cost factor in this composition due to the high aluminum and copper content - as already mentioned - unable to improve corrosion resistance.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Wahrung aller an Hochleistungsketten im Bergbau zu stellenden hohen mechanischen Eigenschaften insbesondere eine Vergütbarkeit und eine gute Verschweißbarkeit, die Korrosionsbeständigkeit entscheidend heraufzusetzen, ohne daß aber die Legierungsbestandteile oder auftretende Verarbeitungsschwierigkeiten, die Herstellungskosten bis zur Unwirtschaftlichkeit vergrößern.The object of the invention is, while preserving all of the high-performance chains high mechanical properties to be provided in mining, in particular a quenching and tempering and good weldability, decisively increasing the corrosion resistance, but without the alloy components or processing difficulties that arise, increase manufacturing costs to the point of inefficiency.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Verwendung eines Stahles mit folgender Zusammensetzung: 0,15 bis 0,35% Kohlenstoff 0,8 bis 1,8'% Mangan 0,01 bis 0,0611/o Tantal 0,01 bis 0,06'% Niob mit wenigstens einem der Elemente 0,3 bis 0,8'% Silizium 0,2 bis 0,811/o Chrom 0,1 bis 0,90/a Nickel 0,1 bis 1,111/o Molybdän 0,1 bis 0,311/o Vanadin sowie Pest Eisen als Werkstoff in vergütetem Zustand für Hochleistungsketten insbesondere für den Bergbau, wobei die einzelnen Kettenglieder durch elektrisches Schweißen geschlossen sind, insbesondere wenn die Kettenglieder aus zwei kaltverformten Kettengliedhälften bestehen.The invention solves the problem posed by the use of a Steel with the following composition: 0.15 to 0.35% carbon 0.8 to 1.8% Manganese 0.01 to 0.0611 / o tantalum 0.01 to 0.06% niobium with at least one of the elements 0.3 to 0.8% silicon 0.2 to 0.811 / o chromium 0.1 to 0.90 / a nickel 0.1 to 1.111 / o Molybdenum 0.1 to 0.311 / o vanadium as well as Pest iron as a material in tempered condition for high-performance chains especially for mining, with the individual chain links are closed by electric welding, especially when the chain links consist of two cold-formed chain link halves.

Der erfindungsgemäße Stahl enthält vorzugsweise: 0,25 % Kohlenstoff 1,311/9 Mangan 0,5 % Nickel In dieser Zusammensetzung ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß der Kohlenstoffzusatz - wie angegeben - nicht wesentlich über- bzw. unterschritten wird, weil dann bei Unterschreiten keine ausreichende Vergütbarkeit und bei überschreiten keine ausreichende Verschweißbarkeit mehr gegeben ist. Es ist weiterhin entscheidend, daß keine nennenswerten Einschlüsse von Aluminium und Kupfer vorhanden sind, und daß weiterhin die Verunreinigungen durch Phosphor und Schwefel möglichst gering gehalten werden.The steel according to the invention preferably contains: 0.25% carbon 1.311 / 9 Manganese 0.5% Nickel In this composition it is of decisive importance Meaning that the addition of carbon - as stated - does not significantly exceed or exceed is undercut, because if the value is undercut, there is no sufficient remuneration and if it is exceeded, there is no longer sufficient weldability. It It is also crucial that there are no significant inclusions of aluminum and Copper are present and that the contamination by phosphorus and persists Sulfur must be kept as low as possible.

Claims

Claims: 1. Use of a steel, consisting of 0.15 to 0.35% carbon 0.8 to 1.8% manganese 0.01 to 0.06% tantalum 0.01 to 0.06% niobium with at least one of the following elements: 0.3 to 0.8% silicon, 0.2 to 0.8% chromium 0.1 to 0.9% nickel, 0.3 to 1.1% molybdenum, 0.1 to 0.3%, vanadium and the remainder iron as a material in a quenched and tempered condition for high-performance chains, especially for the Mining, where the individual chain links are closed by electrical welding especially if the chain links consist of two cold-formed chain link halves exist.

2. Use of a steel according to claim 1, in which, however Carbon ... . . . . . . . 0.250 / 0 Manganese. . . . . . . . . . . . . 1.3%, Nickel. . . . . . . . . . . . . . 0.5 0/0

amount, for the purpose according to claim 1.