DE1408971A1

DE1408971A1 - Verfahren zur Herstellung von als Beton-Bewehrungsstaebe verwendeten Stahlstaeben

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Publication number: DE1408971A1
Application number: DE19611408971
Authority: DE
Original assignee: TOR ISTEG STEEL CORP
Current assignee: TOR ISTEG STEEL CORP
Priority date: 1961-07-03
Filing date: 1961-07-03
Publication date: 1968-10-17
Also published as: LU41894A1; NL280454A; AT258992B; GB1013713A; NL140290B; BE619580A; CH408082A

Description

PATENTANWÄLTE . ' * ,

DR.-ING. VONKREISLER DRYING. SCHÖNWALD 1408971 DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Exemplar für die Offenlegung

Köln, den 16. Juli I968 P 14 08 971.5 Sch/Re

Tor-Isteg-Steel Corporation S.A.H., 19, Rue Aldringer, Luxembourg (Luxembourg)

Verfahren zur Herstellung von als Beton-BewShrungsstäbe verwendeten Stahlstäben.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stahlstäben, insbesondere Bewehrungsstäben, bei dem der warmgewalzte Stahl noch mit der Walzhitze einer die Festigkeitseigenschaften erhöhenden Vergütung durch Abschrecken in einer Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, öl und dgl. und durch eine danach folgende Kaltverfestigung unterzogen wird.

Zur Erzeugung einer erhöhten gleichmäßigen Güte von Stäben und Profilen aus weichen, unlegierten Stählen ist es bereits bekannt, solchen Stabstahl unmittelbar aus der Walzhitze einer Abschreckung in einer Kühlflüssigkeit zu unterziehen, wodurch die Festigkeitseigenschaften des Stahles wesentlich erhöht werden. Es ist ferner auch bekannt, derart vorbehandelte Stäbe einer anschließenden Kaltbehandlung durch Verwinden oder Richten auszusetzen, um dadurch eine weitere Hebung der Festigkeitseigenschaften bzw. einen Ausgleich der Gütewerte über deren Querschnitt und Länge zu erzielen. Da bisher stets ein vollkommenes Abschrecken des weichen KohlenstoffStahles angestrebt wird, findet als Abschreckmittel durchwegs Wasser Verwendung, und zwar von Raumtemperatur. Es kommen Wassertemperatüren bis etwa 4o°C in Frage.

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Die Behandlung bzw. die Vergütung von Stählen durch eine . Abschreckmaßnahme unterliegt noch den verschiedensten Beurteilungen, je nach dem, welcher Zweck erreicht werden soll. Bei aus der Walzhitze abgeschreckten unloglerteri Baustählen hat man festgestellt, daß sich gerade bei Thomas-Stahl Unterschiede in der Wassertemperatur stark auf die Streuung der Pestigkeitswerte auswirken, so daß abgeschreckte übliche Thomas-Stähle für die Verwendung als hochfeste Baustähle weniger geeignet erscheinen. Zur Erzeugung von Stählen hoher Gütewerte hat man andererseits vorgeschlagen, die fertig verformten Gegenstände aus der Endverformungstemperatur in einem Härtebad abzuschrecken, dessen Temperatur in den Grenzen zwischen 100 und 350° C gehalten wird. Von besonderer Bedeutung ist diese Maßnahme für die Behandlung von Werkzeugstählen. Es ist weiterhin bekannt, Werkstücke bzw. Stabstahl aus der Verformungsendtemperatur abzuschrekken und danach anschließend einer Kaltbehandlung durch Verwinden oder Richten auszusetzen. Insbesondere wird hierbei vorgeschlagen, nach dem Hineinwalzen des Stahles in Wasser eine Wärmebehandlung folgen zu lassen, wobei das Abschrecken unterbrochen werden soll und man den Stab anläßt. Bei dem Vergüten von Stahl aus der Walzwärme hat man ferner erfahren, daß, wenn die Gegenstände in hintereinanderfolgender Reihe oder in Massen der Vergütungsbehandlung durch Abschrecken unterworfen werden, sich infolge der sich dadurch ergebenden starken Erwärmung des Abschreckbades Mängel an dem Stahl gezeigt haben, die sich z.B. in dem Auftreten von Welchfleckigkeit äußern. Man solle darauf achten, daß die Wassertemperatur nicht über 50° steigt. Wenn die Temperatur des Abschreckbades auf ca. 30° gehalten wurde, waren solche Mängel nicht anzutreffen.

Gemäß der Erfindung wurde erkannt, daß bei den genannten Verfahren sich eine wesentliche Verbreiterung des Streubereiches der mechanisch technischen Eigenschaften des

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fertigen Stahlstabes nicht ausschließen läßt. Infolge eines großen Schwankungsbereiches der Walzendtemperatur bei verschiedenen nacheinander behandelten Stäben, sogar innerhalb desselben Stabes, ergeben sich Streuungen in den Endergebnissen, was für die Verwendung eines solchen Stabes als Betonbewehrungsstab recht nachteilig ist. Die häufig auftretenden starken Aufhärtungen können dazu führen, daß die Stäbe verspröden und somit nicht nur die für die Weiterverarbeitung an der Baustelle wichtige Biegefestigkeit, sondern auch das für das Bruchverhalten der Stahlbetontragwerke wichtige Dehnungsvermögen verlieren.

Eingehende Untersuchungen haben zu der Erkenntnis geführt, daß die genannten Nachteile sich mit Sicherheit vermeiden lassen, wenn für das Abschrecken des Stahlstabes eine Temperatur des Abschreckbades von über 5O°C bis etwa 10O⁰C verwendet wird. Es lassen sich hierdurch Betonstähle erzielen, für die die Streuungen der mechanisch technischen Eigenschaften im Endzustand wesentlich geringer bleiben als bisher nach totaler Walzhitzevergütung und nicht gröÄer' werden als im Walzzustand ohne Vergütung. Es läßt sich eine höhere Gleichmäßigkeit des Endproduktes erzielen. Mit dem üblichen weichen Kohlenstoffstahl als Ausgangsmaterial ist es möglich, die Güte des fertig kaltvergüteten Stahles durch die erfindungsgemäße Walzhitzevergütung im gewünschten Ausmaß weiter zu heben. Dasselbe Verfahren kann aber auch auf höher gekohlte oder schwach legierte Stähle Anwendung finden, die durch die bisher übliche vollkommene Walzhitzevergütung wegen ihrer Härtungsfähigkeit bis zu einer glasharten Struktur aufhärten würden und in diesem Zustand völlig unbrauchbar für Betonbewehrungen werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform .des Verfahrens wird bei der teilweisen Walzhitzevergütung der Stahl aus der Walzhitze in einer Flüssigkeit mit einer Temperatur zwischen wenigstens 6o°C und 90⁰C mindestens solange abgeschreckt, bis er sich auf die Temperatur der Kühlflüssig-

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keit abgekühlt hat. Man kann aber auch so vorgehen, daß der Stahl aus der Walzhitze In Wasser zwischen wenigstens 6o°C und 90⁰C solange abgeschreckt wird, bis er sich auf eine Temperatur höher als die Kühlflüssigkeit abgekühlt hat und dann an der Luft fertig auskühlt.

Zur Verwendung gelangen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise weiche. Kohlensto ff stähle, aber auch höher gekohlte Stähle mit nicht mehr als 1% C. Auch können sehwach legierte Stähle mit nicht mehr als 2.% Gehalt an jedem Legierungselement Verwendung finden.

Im folgenden wird an Hand eines Beispieles die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert:

Das Beispiel bezieht sich auf einen unberuhigten, weichen Kohlenstoffstahl von 8 mm Durchmesser, dessen mechanisch •technische Eigenschaften in nachstehender Tabelle in der Spalte 1 für den Zustand nach der Kaltverfestigung durch Verwindung und künstlichen Alterung angegeben sind.

Wenn dieser Stahl von 750 bis 8oo°C in Wasser von 15°C während 5 bis etwa 15 see. abgeschreckt wird, erhält man nach der Verwindung und künstlichen Alterung die in Spalte 2 angeführten Mittelwerte für die mechanisch technischen Eigenschaften. Die Zugfestigkeit ist fast doppelt so groß, die -.Bruchdehnung und die Einschnürung sind weit unter das für Betonstahl·^ zulässige Maß abgesunken. Die Proben ertragen den Rückbiegeversuch nicht mehr. Dieser Stahl ist für die Verwendung als Betonstahl zu spröde und daher ungeeignet.

Beim Versuch, dessen Ergebnis in Spalte 3 angeführt ist, wurde der Stahl von 800°C während 15 see. in Wasser von 60⁰C bis auf die Wassertemperatur abgeschreckt. Die mechanisch technischen Eigenschaften weisen bereits in die Richtung einer Verbesserung; die Verformbarkeit des Stahles ist jedoch noch nicht für einen Betonstahl ausreichend.

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Wird die Abschreckung in Wasser mit 8o°C vorgenommen, dann erhält man gemäß Spalte 4 einen für Betonbewehrungen brauchbaren hochwertigen Stahl. Basselbe Ergebnis entsteht gemäß Spalte 5, wenn der Stahl von 1OOO°C in Wasser von 90°C bis auf die Wassertemperatur abgeschreckt wird, wozu im allgemeinen etwa 15 see. ausreichen. Diese Stähle ertragen nunmehr auch im gealterten Zustand den Rückbiegeversuch, beweisen damit eine ausreichende Baustellensicherheit und besitzen eine den Forderungen an hochwertige'Betonstähle entsprechende Bruchdehnung und Einschnürung.

Reihe

Streckgrenze kg/mm 45 66 66 58 54

Zugfestigkeit kg/mm² 54 95 85 70 65

Bruchdehnung % 14 6 8 12 12

Einschnürung % 66 35 44 69 67

Rückbiegeversuch
D - 2 0,a - 90°
gut (+), gebrochen (-) +

Der Einfluß der Abkühlungszeit ergibt sich aus den einzelnen Serien der Reihe 2. Die Spanne der Zugfestigkeit betrug bei

ρ .

j5 see. Abschreckdauer 69 kg/mm , bei 15 see. Abschreek-

dauer aber nur mehr 25 kg/mm . Eine entsprechend langdauernde Abkühlungszeit führt zu einer wesentlichen Vergleichmässigung der mechanisch technischen Eigenschaften. Die beiden zuletzt angeführten Reihen 4 und £, welche einen brauchbaren Betonstahl ergeben, weisen in der Zugfestigkeit βρ^- Ο

nen von 3 bis 5 kg/mm auf, die bei teilweiser Walzhitze-

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vergütung gleich groß sind wie in der Reihe 1 ohne Walzhitzevergütung, und nur mehr einen Bruchteil Jener Werte betragen* die bei totaler Walzhitzevergütung auftreten.

Die erfindungsgemäße teilweise Walzhitzevergütung kann auch durchgeführt werden, während der Stahl zu Ringen aufgehaspelt wird. Man kann auch den Stahl in Form von gehappelten Ringbunden der Vergütung unterwerfen.

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Claims

Ansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von als Betonbewehrungsstäben verwendbaren Stahlstäben von mindestens 0,2 % C und nicht sehr als 1 # C, bei dem der warmgewalzte Stahl noch mit der Walzhitze einer der Festigkeitseigenschaften erhöhenden Vergütung durch Abschrecken in einer Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, öl u.dgl., mit erhöhter Temperatur unterzogen wird, wobei der Stab anschließend einer Kaltverfestigung, z.B. durch Verwinden, Richten, Profilieren u.dgl. unterzogen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlstab nur durch Abschrecken auf eine zwischen 50 und unter 100°C liegende Temperatur ohne nachfolgende Warmbehandlung vergütet wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine teilweise WalzhitzevergUtung dadurch erreicht wird, daß der Stahl aus der Walzhitze in einer Flüssigkeit mit einer Temperatur zwischen 60 und 90⁰C mindestens so lange abgeschreckt wird, bis er sich auf die Temperatur der Kühlflüssigkeit abgekühlt.hat.

5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise Walzhitzevergütung dadurch erreicht wird, daß der Stahl aus der Walzhitze in Wasser mit einer Temperatur zwischen 6o und 90°C nur so lange abgeschreckt wird, bis er sich auf eine Temperatur höher als die der Kühlflüssigkeit abgekühlt hat und dann an der Luft fertig auskühlt.

4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vergütung schwach legierte Stähle mit nicht mehr als 2 % Gehalt an jedem Legierungselement verwendet werden.

vi UntfirtanT) (Ar "

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5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl während des Aufhaspeins zu Ringen der teilweisen Walzhitzevergütung unterworfen wird.

6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k-, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl nach dem Aufhaspeln in Form von Ringen der teilweisen Walzhitzevergütung unterworfen wird.

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