DE1069653B

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Publication number: DE1069653B
Application number: DENDAT1069653D
Authority: DE
Publication date: 1959-11-26

Description

Verfahren zur Herstellung von Spannbetonstahl Es ist bekannt, für Spannbetonschwellen-Einlagen Si-legierte SM-Stähle mit einer Festigkeit von 85 kg/mm2 Streckgrenze von 55 kg/mm2 Kriechgrenze von 50 kg/mm2 Bruchdehnung von 100/, im Walzzustand zu verwenden.
Nach einem älteren Verfahren werden z. B. die an den Enden mit Gewinde versehenen Stäbe in die Schwellenform eingelegt, nach dem Erhärten und Entschalen des Betonkörpers angespannt und mittels Druckverteilungsplatten und Haltemuttern so verankert, daß die aufgebrachte Vorspannkraft auf die Betonschwelle übertragen wird.
Außer den naturharten verwendet man in Spannbetonschwellen auch vergütete Stähle mit wesentlich höherer Zugfestigkeit (150 bis 160 kg/mm2). In allen Fällen handelt es sich um legierte SM-Stähle.

Für Spannzwecke geeignete Stähle sollen vor allem möglichst hohe Elastizitäts- und Kriechgrenzen aufweisen. Gegenüber den vergüteten liegen jedoch bei den naturharten Spannstählen diese Kennwerte verhältnismäßig niedrig im Vergleich zur Zugfestigkeit, -wie z. B. aus folgenden Werten für gebräuchliche Spannstähle hervorgeht:

Mastizitäts- Kriech- Zug- 7"" ' fc,

zustand grenze grenze festigkeit bzw.

croloi CrK# CB crK"! a

kg/MM2 kg/mmz kg/mm2 0/0

Naturhart .... 55 55 90 61

Vergütet ..... 120 120 160 75

Bei den naturharten Spannstählen werden die erforderlichen Mindestwerte für Elastizitäts- und Kriechgrenze durch entsprechende Gehalte an festigkeitssteigernden Legierungselementen erreicht.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe ge- stellt, auch aus einem Konverterstahl niedrigerer Festigkeit und mit geringerem Gehalt an Legierungselementen auf einfache Weise Spannglieder mit günstigen Spannstahleigenschaften herzustellen. Es handelt sich hierbei um Spannstahl, dessen Zugfestigkeit in dem durch die naturharten Spannstähle gekennzeichneten Festigkeitsbereich mit einer oberen Grenze von etwa 100 kg/MM2 liegt, nicht aber um einen für hoch beanspruchte Seildrähte geeigneten Werkstoff.
Erfindungsgemäß wird nun zur Herstellung eines solchen Spannbetonstahls vorgeschlagen, einen Thomas-bzw. Bessemerstahl mit 0,30 bis 0,500/, C, 0,10 bis 0,300/, Si, 0,8 bis 1,40/,.lVln, höchstens 0,0100/, N, und mindestens 0,020/, Al, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen bis an die gewünschte Stärke warmzuwalzen, ihn alsdann bei Raumtemperatur bis zu einer Ganghöhe entsprechend dem Sechs- bis Achtfachen des Durchmessers zu verwinden und diesen schließlich bei 250 bis 450'C mindestens % Stunde anzulassen.
Von besonderem Vorteil ist noch, daß der nach diesem Verfahren hergestellte Stahl eine höhere Elastizitäts-bzw. Kriechgrenze aufweist als der naturharte Spannstahl gleicher Festigkeit in SM-Güte.

Zur vergleichenden Untersuchung wurden ein mit Sauerstoff angereichertem Wind erblasener Thomasstahl sowie ein gebräuchlicher Spannstahl in SM-Güte verwendet, die folgende chemische Zusammensetzung aufwiesen:

1 C Si M. P S N Al

Thomasstahl (0/,) ............................ 044 0127 1 15 0043 0024 0009 0,05

SM-Stahl (0/,» ................................ 0:60 1,81 0:80 0:039 0"023 o',005

Der Thomasstahl, der im Walzzustand folgende nechanische Eigenschaften aufNies:

Streckgrenze Zugfestigkeit Bruchdehnung Einschnürung

#l0 d)

kg/mm2 kg/MM2 o/'

0/.

44,9 73,9 17,6 1 52,7

wurde bei Raumtemperatur bis zu einer Ganghöhe vom Sechsfachen des Durchmessers verwunden und anschließend 50 Minuten auf 350' C angelassen. Hierdurch erhielt der erfindungsgemäß behandelte Thomasstahl folgende mechanische Eigenschaften, die den am naturharten SM-Stahl ermittelten Werten gegenübergestellt sind.

Elastizitätsgrenze Streckgrenze Zugfestigkeit Bruchdehnung Einschnürung

Stahl '70,03 CTO,2 orB a10 tp

kg/MM2 kg/Mra kg/MM2 o/' 0/.

Ihomasstahl

kaltverwunden und angelassen .... 72,9 76,7 93,0 10,7 44

;M-Stahl

naturhart ....................... 62,4 63,8 100,9 12,5 37

1Zerbgchlagzähigkeit Kriechgrenze Kaltbiegeversuch mit Dorn

Stahl (Gemindeprobe) olz, 5 d 3 d

aK 1

mkg/CM2 kg/mM2 Biegewinkel

Fhomasstahl .............................. 6,9 65 1800 1800

;M-Stahl ................................. 2,2 55 3 bis 40' -

Im Vergleich zu dem naturharten Spannstahl in ;M-Güte liefert der erfindungsgemäß behandelte Thomastahl trotz höherem N-Gehalt, geringerem C- und Si-Gehalt lud niedrigerer Zugfestigkeit bessere Spannstahleigen-;chaften, d. h. höhere Werte für Elastizitäts- und ..riechgrenze. Wegen der guten Zähigkeitseigenschaften m Gewinde eignet sich dieser Stahl vor allem für Spann-,lieder, die - wie z. B. bei Spannbetonschwellen - an len Enden mittels Muttern verankert werden. Das ,unstigere Verhalten des Thomasstahles ist nicht allein lurch den AI-Zusatz und etwas höheren Mn-Gehalt, ;ondern im wesentlichen durch das Kaltverwinden und anlassen erzielt worden.

Es ist bekannt, naturharte Stähle kalt zu verwinden ind entweder in diesem Zustand oder nach einer Anlaß-)ehandlung bei 200 bis 300' C als Bewehrungseinlagen ,u verwenden. Aus Versuchen geht jedoch her-vor, daß ler kaltverforinte, nicht angelassene Stahl trotz starker Kaltverwindung (Ganghöhe 6 d) noch eine im Vergleich ,ur Streckgrenze und Zugfestigkeit ziemlich niedrige F-Iastizitätsgrenze und damit auch eine entsprechend iiedrige Kriechgrenze ergibt. Mit zunehmender Anlaß-.emperatur steigen jedoch sämtliche Spannungswerte "unächst stark an, wobei sich die Elastizitätsgrenze der 3treckgrenze nähert und oberhalb 4W' C mit dieser fast "usammenfällt. Die zur Erzielung der höchsten Elastizi-:ätsgrenze und Zugfestigkeit erforderliche Anlaßtemperaliegt hiernach im Bereich von 300 bis 400' C. Selbst -nit höheren Temperaturen bis etwa 500' C werden Lrotz abnehmender Festigkeit günstigere Werte für die Elastizitätsgrenze ö"" erzielt als für den nicht ange-.assenen bzw. unterhalb 300' C angelassenen Stahl.
Es ist auch bekannt, daß kaltgezogener Draht aus Kohlenstoffstahl in SM-Güte durch Anlassen unterhalb A, eine Zunahme der Bruchdehnung erfährt, während die durch das Kaltziehen erhöhte Streckgrenze Lind Zugfestigkeit sich wenig ändern. Bei Verwendung eines weichen Stahles von hohem Reinheitsgrad wird iuch die nach dem Kaltziehen stark herabgesetzte Kerbzähigkeit durch die Anlaßbehandlung wieder etwas verbessert. Es ist jedoch schwierig, Stäbe aus diesem 3tahl durch Kaltziehen zu verfestigen, da zur Erzielung ler notwendigen Festigkeit zahlreiche Züge erforderlich Ünd. Andererseits müssen beim Kaltverwinden dieses 3tahles sehr hohe Verwindungsgrade angewandt werden, die leicht zu einer Zerstörung des Werkstoffes führen können.
Beim Erfindungsgegenstand handelt es sich aber darum, daß ein Konverterstahl bestimmter Zusammensetzung entsprechend kaltverwunden und angelassen wird, damit die für die Verwendung in Spannbeton, z. B. in Spannbetonschwellen, erforderlichen mechanischen Eigenschaften erzielt werden, wobei noch der besondere Vorteil besteht, daß dieser Stahl eine höhere Elastizitätsgrenze, Kriechgrenze und Kerbzähigkeit liefert als gebräuchliche, höherlegierte Spannstähle in SM-Güte, die im Walzzustand verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Spannbetonstahl, dadurch gekennzeichnet, daß ein Konverterstahl mit 0,30 bis 0,50 0/, Kohlenstoff, 0,10 bis 0,30 l)/, Silizium, 0,8 bis 1,40/, Mangan, höchstens 0,0100/, Stickstoff und mindestens 0,020/, Aluminium, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, bis an die gewünschte Stärke warmgewalzt, alsdann bei Raumtemperatur bis zu einer Ganghöhe entsprechend dem Drei- bis Achtfachen des Durchmessers verwunden und schließlich bei 250 bis 450' C mindestens :1/, Stunde angelassen wird.
2. Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Spannbetonstahl gemäß Anspruch 1 auf einen Stahl der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, jedoch mit der Maßgabe, daß dieser Stahl ein mit Sauerstoff angereichertem Wind erblasener Thomasstahl ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 888 559; deutsche PatentanmeldungenV1529 VIa/18c (bekanntgemacht am 18.12.1952), D 1833 VI/18c (bekanntgemacht am 21.1.1954); britische Patentschrift Nr. 681185; österreichische Patentschrift Nr. 180 283; »Werkstoff-Handbuch Stahl und Eisen«, 3. Auflage, 1953, BI N 3, S. 2; A. Pomp, »Stahldraht«, 1952, S. 9; »Stahl und Eiseme, 73 (1953), S. 924; 74 (1954), S. 1765; »Beton und Stahlbeton«, 47 (1952), S. 201.