DD289292A5 - Verfahren zur herstellung kaltverformter bewehrungsstaehle hoher festigkeit und verbesserter plastischer eigenschaften - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rationellen Herstellung von kaltverformten Bewehrungsstählen in Drahtform, die durch eine hohe Festigkeit und verbesserte plastische Eigenschaften charakterisiert sind. Erfindungsgemäß erfolgt für C-Si-MnStahl mit C * 0,10 %, Si * 0,40 % und Mn * 0,80 % eine Abstimmung der Endtemperatur der beschleunigten Abkühlung des Walzdrahtes nach dem Warmwalzen entsprechend der Bedingungen 1(1) Formel) (2) (Formel D - Walzdrahtdurchmesser in mm Theta Endtemperatur der beschleunigten Abkühlung des Walzdrahtes von Walztemperatur in øC %C Si, %Mn, %P-jeweiliger Legierungsgehalt in 0,01 mal kg/kg und der anschleißenden Kaltumformung mit einer Querschnittsabnahme von maximal 25 %, vorzugsweise 15 bis 20 %. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Draht besitzt ein ferritisch-periltisches Gefüge und weist bei einer 0,2-Dehngrenze von Rp ind 0,2 + 500 MPa, die der Normfestigkeit von Betonstahl der Klasse IV entspricht, eine Bruchdehnung von A ind 5 * 10 % und eine Brucheinschnürung von Z * 50 % auf.{Stahl; Bewehrungsstahl, kaltverformt; Walzdraht; Abkühlung;Warmwalzen; Kaltformung; Querschnittsabnahme; Gefüge; Dehngrenze; Bruchdehnung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rationellen Herstellung von kaltverformen Bewehrungsstählen in Drahtform, die durch eine hohe Festigkeit und verbesserte plastische Eigenschaften charakterisiert sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Im Stahlbetonbau werden zu einem hohen Anteil höherfeste Bewehrungsstähle, das sind Stähle mit einer Streckgrenze von Re > 400MPA, eingesetzt. Besonders vorteilhaft erweisen sich Stähle mit Re > 500MPa, da die erreichten Effekte bezüc lieh der Senkung des spezifischen Stahlbedarfs u^.d der Verbesserung der Materialökonomie am höchsten sind. Die Qualität und der Gebrauchswert derartiger Stähle werden jedoch nicht nur von deren Festigkeitskennwerten bestimmt. Ausschlaggebend sind vielmehr auch deren Arbeitsvermögen, deren Dehn-, Bieg-, Rieht- und Schweißbarkeit sowie ihre Verbundwirkung im Beton.

Die geforderten Eigenschaftskombinationen sind mit warmgewalzten, sogenannten walzharten, Betonstählen, die nur mit C, Mn und Si legiert sind, nicht erfüllbar. Die Herstellung der Stähle mit Re 2 500 MPa erfolgt stattdessen, wie bekannt ist, nach drei verschiedenen Technologien.

So werden die unlegierten Stähle zur Gewährleistung der mechanisch-technologischen Eigenschaften und einer universellen Schweißbarkeit einer thermischen Verfestigung direkt aus der Walzhitze unterworfen, die einer partiellen Vergütung entspricht.

Die Randzonen werden mit Wasser so intensiv abgekühlt, daß sich eine ausreichend dicke martensitische, teils auch bainitische Schicht bildet, die durch die im Kern verbliebene Wärme bis auf die Temperatur des Wärmeausgleiches angelassen wird. Der Kern wird ferritisch-perlitisch.

Diese Technologie hat sich für Stabmaterial bewährt, konnte aber bisher für Draht trotz weiterführender Entwicklungsarbeiten noch nicht produktionswirksam werden.

Verfahrensbedingt kann, um einen stabilen Windungslegerprozeß und ein störungsfreies Sammeln der ausgefächerten Windungen zu gewährleisten, der Walzaderanfang undz.T. auch des Walzaderende nicht gekühlt und damit auch nicht thermisch verfestigt werden. Höhere Ausbringverluste treten auf, und der Adjustageaufwand steigt an.

Sowohl in Stab- als auch in Drahtform können hochfeste Bewehrungsstähle mit Re £ 500MPa aus C-Mn-Si-Stählen hergestellt werden, die zusätzlich mit V, Nb oder Ti einzeln oder in Kombination mikrolegiert sind. Beim Warmwalzprozeß müssen dem Werkstoff angepaßte Erwärmungs-, Umform- und Abkühlbedingungen eingehalten werden. Die Aufwendungen für das Mikrolegieren sind erheblich und belasten das ökonomische Ergebnis ungünstig. Bei Draht aus niedriglegierten C-Mn-Stählen im Abmessungsbereich von 4 bis 14mm Durchmesser kommt oft auch eine nachträgliche Kaltumformung zur Anwendung. Die gewalzten Drähte werden in einer 2. Verarbeitungsstufe entzundert und durch Ziehen oder Ziehwalzen in der Regel mit bezogenen Querschnittsabnahmen zwischen 40 bis 50% umgeformt, wodurch die 0,2-Dehngrenze des Drahtes auf Rpo,2 a 500MPa steigt. Dadurch wird allerdings die Schweißbarkeit eingeschränkt und die plastischen Eigenschaftswerte werden verschlechtert. Für die Bruchdehnung A₆ können z. B. nur Werte von A₆ & 8% garantiert werden. Andernfalls muß eine zusätzliche Wärmebehandlung vorgenommen werden.

Weiterhin ist bekannt, mikrolegierte Stähle thermisch zu verfestigen bzw. thermomechanisch zu walzen oder kaltumzuformen.

Es gulingt dadurch, den Mikrolegierungsgehalt herabzusetzen, ohne jedoch die ökonomischen Parameter der anderen Technologien zu erreichen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein rationelles Verfahren zur Herstellung von kaltverformten Bewehrungsstählen in Drahtform mit hohen Festigkeiten und verbosserten plastischen Eigenschaften bei gleichzeitig geringerem Fertigungsaufwand in der 2. Verarbeitungsstufe, insbesondere bei Reduzierung der Kaltverformung, zu entwickeln.

-2- 289 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung kaltverformter Bewehrungsstähle zu entwickeln, durch welches kaltverformter Bewehrungsdraht mit einer Streck- bzw. Dehngrenzel von vorzugsweise Re/Rpo,2 ^£ 600MPa und verbesserten plastischen Eigenschaften erhalten wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für C-Si-Mn-Stahl mit 0,20%, Si s 0,40% und Mn < 0,80% eine Abstimmung der Endtemperatur der beschleunigten Abkühlung des Walzdrahtes nach dem Warmwalzen entsprechend der Bedingungen

(1) 250,8 · (%C) + 32,6 · (%Mn) + 153,16 · (%Si) + 930 · (%P) + 27,39 · (exp 0/1000) - 1,75)"' a und .

(2) -22 < 5,85 · d - 21,92 · \r> d + 0,0114 · θ - 60,9 (%C) + 27,2 · (%Si) - 9,74 · (%Mn) - 237,6 (%P) < d - Walzdrahtdurchmesser in mm θ - Endtemperatur der beschleunigten Abkühlung des Walzdrahtes von Walzendtemperatur in ⁰C %C,%Si,%Mn,%P-jeweiligerLogierungsgehaltin0,01 · kg/kg und der anschließenden Kaltumformung mit einer Querschnittsabnahmo von maximal 25%, vorzugsweise 15 bis 20%, erfolgt. Dadurch wirken die beiden Verfestigungsmechanismen Kornfeinung und Kaltumformung so zusammen, daß bereits der Walzdraht mindestens 60% der Normstreckgrenze der Betonstahlklasse IV trägt, die in der Regel zu Re = 500MPa festgelegt ist. Bei der anschließenden Kaltumformung steigt die Dehngrenze Rp_o,j des kaltverfestigten Stahls auf mindestens 170-190% der Walzdrahtstreckgrenze an. Die Abstimmung zwischen Kornfeinung und Kaltverfestigung erfolgt für jeden Stahl entsprechend seinem Legierungsgehalt so differenziert, daß in der Walzwerkspraxis durch Einhaltung entsprechender technologischer Parameter stets die Bedingungen (1) und (2) erfüllt sind.

Während durch Bedingung (1) das erfindungsgemäßa Festigkeitsniveau des gewalzten Drahtes gesichert wird, wird durch Bedingung (2) dem charakteristischen Verfestigungsverhalten des Walzdrahtes bei der Kaltumformung Rechnung getragen. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Draht besitzt ein ferritisch-perlitisches Gefüge und weist bei einer 0,2-Dehnyrenze von Rpo,2 > 500MPa, die der Normfestigkeit von Betonstahl der Klasse IV entspricht, eine Bruchdehnung von A₅ a 10% und eine Brucheinschnürung von Z a 50% auf.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Aus einem Stahl mit 0,08% C, 0,17% Si, 0,72% Mn und 0,017% P ist Betonstahl mit Re 2 500MPa in der Abmessung 6mm Durchmesser herzustellen. Nach der üblichen Technologie muß Walzdraht der Abmessung 8,0mm Durchmesser bereitgestellt werden, der durch anschließende Kaltumformung mit einer bezogenen Gesamtquerschnittsabnahme von 44% auf die Endabmessung gezogen wird. Die Eigenschaftswerte des Walzdrahtes betragen Re = 260MPa Rm = 410MPA A₆ = 38%,

die des gezogenen Drahtes Rpo,2 = 600MPa Rm = 640MPa A₅ = 8,4%.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Kaltumformung auf 25% bezogener Querschnittsabnahme im vorliegenden Beispiel begrenzt, wenn Walzdraht der Abmessung 6,5 mm Durchmesser mit den Bedingungen (1) und (2) entsprechendem Eigenschaftspotential produziert wird.

Der Walzdraht wird nach diesem Verfahren auf eine Temperatur von 88O⁰C beschleunigt abgekühlt, so daß folgende mechanische Kennwerte ermittelt werden:

Ro = 340MPa Rm = 453MPa A₆ = 44,3% Z = 75,3%.

Der gezogene Draht besitzt nach dem Ziehen von 6,5mm auf 6,0mm Durchmesser folgendes Eigenschaftsniveau: Rpo,2 = 590MPa Rm = 610MPa A₅ = 15,4% Z = 59%.

Claims (2)

Verfahren zur Herstellung kaltverformter Bewehrungsstähle hoher Festigkeit und verbesserter plastischer Eigenschaften mit Mindeststreck-bzw. Dehngrenzen Re bzw. Rpo,2 S: 500 MPa und Mindestbruchdehnungen A5 > 10% aus C-Si-Mn-Stählen mit C <0,20%, Si <0,40% und Mn <0,80%, gekennzeichnet dadurch, daß eine Abstimmung der Endtemperatur der beschleunigten Abkühlung des Walzdrahtes nach dem Warmwalzen entsprechend den Bedingungen
1. (1) 250_{8 · (%C) + 32,6 · (%Mn) + 153,16 · (%Si) + 930 · (%P) + 27,39 · (βχρθ/1000) - 1,75)~¹ > 113 und
2. (2) -22<5,85· d - 21,92· In d + 0,0114· -60,9· (%C) + 27,2· (%Si) - 9,74· (%Mn) - 237,6(%P) < 13 d - Walzdrahtdurchmesser in mm

   θ - Endtemperatur der beschleunigten Abkühlung des Walzdrahtes von Walzendtemperatur in ⁰C %C, %Si,%Mn, %P-jeweiliger Legierungsgehalt in 0,01 · kg/kg und der anschließenden Kaltumformung mit einer Querschnittsabnahme von maximal 25%, vorzugsweise 15 bis 20%, erfolgt.