DE1458490C - Verwendung eines beruhigten Stahles für durch Kaltverwinden warmgewalzter Stäbe hergestellte Betonbewehrungen - Google Patents

Description

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Bisher wurde für kaltverwundene Betonbeweh- beruhigten Stahles, bestehend aus 0,20 bis 0,50% Kohrungen in Form von Drähten oder Stäben in über- lenstoff, 0,35 bis 1,00·% Mangan und den für Elektro-, wiegendem Ausmaß ein unberuhigt vergossener Stahl SM- oder LD-Stahl üblichen Stahlbegleitern, Rest ähnlich der Zusammensetzung eines St 37 verwendet. Eisen, der in Kokillen ohne Hauben und ohne exo-Bekanntlich wird bei diesem Bewehrungsstahl im kalt- 5 therme Einsätze vergossen worden ist, für durch Kaltverwundenen Zustand eine Mindeststreckgrenze von verwinden warmgewalzter Stäbe hergestellte Beton-40 kp/mm², eine Zugfestigkeit, die mindestens 10% bewehrungen, welche im verwundenen Zustand eine über dem jeweiligen Streckgrenzenwert liegt, eine Streckgrenze von mindestens 50 kp/mm² bei einer Mindestbruchdehnung <5₁₀ von 8 % und Rißfreiheit Zugfestigkeit von mindestens 60 kp/mm², einer Dehbeim Kaltbiegen um 180° um einen Dorn vom dop- io nung <5,₀ von mindestens 8% und einer Biegefähigkeit pelten Stabdurchmesser gewährleistet, wobei die Gang- ohne Anrisse von 180° bei einem Dorndurchmesser höhe der Verwindung etwa dem lOfachen des Stab- gleich dem zweifachen Stabdurchmesser besitzen. Es durchmesser entsprechen soll. Auf Grund der ge- ist damit möglich, Betonstähle der Gruppe IVb laut währleisteten Mindeststreckgrenze von 40 kp/mm² hat DIN 1045 in einfachster Weise aus Massenstählen man diesem kaltverwundenen Betonbewehrungsstahl 15 herzustellen.

(TOR-Stahl 40) für die Berechnung der Stahlbeton- Die Kaltverformung der warmgewalzten Stäbe

werke eine zulässige Spannung von 2450 kp/cm² zu- durch Kaltverwinden ist für die Erfindung wesentlich

gebilligt. und nicht einfach durch eine Kaltverformung durch

Bei Erhöhung der gewährleisteten Mindeststreck- Recken oder Ziehen zu ersetzen, da beim Kaltvergrenze ist natürlich auch eine Erhöhung der für die 20 winden eines Stabstahles der Stahl im Bereiche der Berechnung zulässigen Spannung möglich. Da da- Stabachse nicht kaltverformt wird und der Verfordurch Gewicht an Bewehrungsstahl gespart werden mungsgrad in Richtung von innen nach außen zukann und schlankere Bauweisen und noch andere Vor- nimmt, beim Recken oder Ziehen eines Stabstahles teile für die Bauausführung erzielt werden können, aber der Stabstahl über seinen gesamten Querschnitt hat man schon seit langem versucht, durch Anwen- 35 kaltverformt wird. Ein Stahl der oben angegebenen dung von Stählen, die bereits im walzharten, unver- Zusammensetzung kann auf Grund seiner Zusammenwundenen Zustand eine höhere Festigkeit und dem- Setzung allein die Norm für Betonstähle der Gruppe entsprechend auch eine höhere Streckgrenze haben, IVb nicht erfüllen, sondern erst dann erfüllen, wenn höhere Mindeststreckgrenzen im verwundenen Zu- er beruhigt in Kokillen ohne Haube und ohne exostand gewährleisten zu können. 30 therme Einsätze vergossen worden ist und dann in

Es ist jedoch mit unberuhigt vergossenem Stahl, wie Stabform kalt verwunden wurde.

eingehende Untersuchungen ergeben haben, eine we- Das Vergießen erfolgt zweckmäßig in konischen, sentliche Erhöhung der gewährleisteten Mindest- nach oben sich verjüngenden Kokillen, damit die Erstreckgrenze im verwundenen Zustand über 40 kp/mm² starrung im obersten Teil des Blockes rasch vor sich hinaus, z. B. auf 50 kp/mm² nicht qualitativ befriedi- 35 geht und der Schwindungshohlräüm nicht mit der Luft gend zu erreichen. Es hängt dies einmal damit zu- in Verbindung steht. Gegebenenfalls wird die Obersammen, daß nur Stahl bis zu einem gewissen Kohlen- fläche des flüssigen Stahles in der Kokille zusätzlich, stoff- und Legierungsgehalt einwandfrei unberuhigt z. B. durch Aufgießen von Wasser, gekühlt,
vergossen werden kann und zum anderen damit, daß Während man bisher der Ansicht war, daß in bei unberuhigtem Stahl die Randschicht der Stangen, 4° haubenlose Kokillen vergossene beruhigte Stähle für die beim Verwinden am stärksten kaltverformt wird hohe Beanspruchungen weniger geeignet sind als in und damit der Hauptträger der Streckengrenzener- Kokillen mit Hauben vergossene beruhigte Stähle bzw. höhung beim Verwinden sein sollte, einen wesentlich daß sie insbesondere für die Herstellung stark kaltgeringeren Kohlenstoffgehalt aufweist als der Kern. verformter Gegenstände nicht geeignet sind, wurde Die Entwicklung im Sinne einer Festigkeits- bzw. 45 nunmehr festgestellt, daß solche in Kokillen ohne Streckgrenzensteigerung des handelsüblichen kaltver- Haube und ohne exotherme Einsätze vergossene bewundenen Bewehrungsstahles hat daher zu der Ver- ruhigte Stähle sich für die Kaltverwindung besser Wendung beruhigt vergossener unlegierter Kohlen- eignen als in Kokillen mit Haube oder exothermen stoff stähle oder ebenfalls beruhigt vergossener, zusatz- Einsätzen vergossene beruhigte Stähle.
lieh, z. B. mit Mangan oder Silizium, legierter Kohlen- 50 Dies mag zunächst damit zusammenhängen, daß ein stoffstähle geführt, für welche im verwundenen Zu- in eine Kokille ohne Haube und ohne exotherms Einstand eine Mindeststreckgrenze von z. B. 60 und mehr sätze vergossener Block zu Seigerungen neigt und diese kp/mm² gewährleistet wird. Derartige Stähle werden, Seigerungen beim Auswalzen des Blockes zu Stäben wie dies bei hochwertigen beruhigten Stählen allgemein derart in der Walzrichtung gestreckt werden, daß ein üblich ist, in Kokillen mit Hauben oder mit exöther- 55 sehniges Gefüge entsteht, das die Rißfortpflanzuhg von men Einsätzen als Blöcke mit verlorenem Kopf ver- Fehlerstellen an der Stäboberfläche verhindert. Ein gössen. Zur Gewährleistung einwandfrei dichten Ma- weiterer günstiger Umstand kann auch darin gesehen terials verlangen jedoch solche Blöcke das restlose werden, daß in Kokillen ohne Hauben und ohne exo-Abschopfen des relativ großen »verlorenen Kopfes« therme Einsätze vergossene Blöcke zur verkehrten Seigebeim Auswalzen, da der Schwindungshohlräüm mit 60 rung neigen, was wegen des oben geschilderten überwieder Luft in Verbindung steht und daher beim Warm- genden Anteiles der Randschichten an der Kaltverwalzen nicht verschweißt. Ein Nachteil dieses Verfah- festigung festigkeitsmäßig in günstiger Richtung wirkt, rens gegenüber der Verwendung unberuhigten Stahles Eine Verwindung auf die praktisch geforderte Gangliegt daher in einem bedeutend verminderten Aus- höhe vom 10- bis 8fachen des Durchmessers stellt bsi bringen an verwendbarem Material; hinzu kommt, 65 solchen erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen daß solche hochwertigen legierten Stähle die Bau- noch nicht das erreichbare Maximum dar, und sie kosten wesentlich erhöhen. weisen eine gute Gleichmäßigkeit der Festigkeitseigen-

Die Erfindung besteht nun in der Verwendung eines schäften in verwundenem Zustand auf. Die Verform-

barkeit im verwundenen Zustand, z. B. gemessen an der Bruchdehnung oder an der Biegefähigkeit, ist gut, und es treten keine wesentlichen Abweichungen nach der ungünstigsten Seite hin auf.

Von besonderer Bedeutung ist die erfindungsgemäße Verwendung von in Kokillen ohne Hauben und ohne exotherme Einsätze vergossenen beruhigten Stählen für solche kalt zu verwindende Betonbewehrungen, welche in unverwundenerh Zustand in von der Achsrichtung abweichender Richtung verlaufende Erhebungen aufweisen. Die üblichen kalt zu verwindenden Betoneisen weisen im unverwundenen Zustand nur zwei einander diametral gegenüberliegende; axial verlaufende Rippen auf, welche einerseits den Verwindungsgrad ersichtlich machen und andererseits durch ihre spiralige Lage in verwundenem Zustand die erhöhte Haftfestigkeit des »Torstahles« im Beton bewirken. Durch im unverwundenen Zustand der Bewehrung von der Achsrichtung abweichende Erhebungen, welche von Querriegeln oder Warzen usf. gebildet sein können, wird eine noch größere Haftfestigkeit der Bewehrungen im Beton erreicht. Das gute Ausbringen der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle im Verein mit ihren oben angeführten guten Eigenschaften im verwundenen Zustand ermöglichen es erst, die durch die Querriegel od. dgl. erzielbare höhere Haftfestigkeit im Beton in wirtschaftlicher Weise durch Verwendung von Stählen höherer Streckgrenzen und Zugfestigkeit auszunutzen.

Der in der Stahl- und Eisenliste, 1948, III, unter der laufenden Nummer 82 geführte Thomasstahl besitzt zwar hinsichtlich seines Kohlenstoff- und Mangangehaltes eine Analyse wie ein erfindungsgemäß zu verwendender Stahl, entspricht jedoch wegen seines erhöhten Phosphorgehaltes und naturbedingt zweifellos erhöhten Stickstoffgehaltes lediglich den durch DIN 1045 für Betonstahl II festgelegten Anforderungen, nicht aber den durch DIN 1045 für Sonderbetonstahl II, Sonderbetonstahl III oder gar Sonderbetonstahl IV festgelegten Anforderungen. Darüber hinaus wird durch die erwähnte Stahl- und Eisenliste für keinen der dort angegebenen Stähle das Vergießen in Kokillen ohne Haube und ohne exotherme Einsätze unter Beruhigung empfohlen, wenn aus solchen Stählen kaltverwundene Betönbewehrungen hergestellt werden sollen. Die Erfindung stellt eine besonders zweckmäßige Kombination an sich bekannter Verfahrensmaßnahmen, angewendet auf einen Suhl an sich bekannter Zusammensetzung dar und ermöglicht die Herstellung von kaltverwundenen Betonbewehrungen, welche sich durch eine besonders günstige Lage der Festigkeitswerte? auszeichnen, aus Massenstählen. Solche Betonbewehrungen sind, je nachdem ob sie Rippen aufweisen oder nicht, als Sonderbetonrippenstahl IV (in Erweiterung von DIN 1045) bzw. als Sonderbetonstahl IV (DIN 1045) zu bezeichnen. Die Erfindung bietet somit den nicht zu unterschätzenden Vorteil, daß nun auch die Herstellung von Betonstählen der Gruppe IVbin Form von Sonderbeton-

'5 rippenstahl ermöglicht Wird.' Soweit die Erfindung auf die Herstellung von Sonderbetonstahl IV, und zwar durch Kaltverwindeh kaltverformten Sonderbetonstahls IV, anwendbar ist, bietet sie den Vorteil, solche Betonstähle aus Massenstählen mit hohem Ausbringen

ίο und geringem technologischem Aufwand herstellen zu können.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise Elektro-, SM- oder LD-Stähle verwendet, da diese bereits mit dem erforderlichen niedrigen Phosphorgehalt anfallen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind auch Thomasstähle unter der Voraussetzung brauchbar, daß der Gehalt dieser Stähle an Stahlbegleitern auf den für Elektro-, SM- oder LD-Stähle üblichen Wert gebracht worden ist.

Gemäß der Erfindung wird vorzugsweise ein Stahl mit 0,28 bis 0,40% Kohlenstoff, 0,50 bis 0,80 °/₀ Mangan und 0,15 bis 0,30 % Silizium bei für Elektro-, SM- oder LD-Stähle üblichen Gehalten an Stahlbegleitern für den erfindungsgemäßen Zweck verwendet.

Ein solcher Stahl hat sich in der erfindungsgemäßen Anwendung als besonders geeignet erwiesen.

Die Anwendung eines in Kokillen ohne Haube und ohne exothermen Kopf vergossenen Stahles für die Herstellung von kaltverwundenen Betonbewehrungen wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher

erläutert. _D . . .

Beispiel

Ein aus den Versuchsreihen wahllos herausgegriffenes Beispiel ist eine SM-Schmelze mit 0,33 °/₀

Kohlenstoff, 0,67 % Mangan, 0,22 % Silizium, 0,018 % Phosphor und 0,027 % Schwefel, die in normalkonischen, das sind oben kleineren Querschnitt besitzende Kokillen im Gespannguß auf 5-t-Vierkantblöcke haubenlos vergossen wurde. Nach Erreichung der gewünschten Blockhöhe wurde die in den Kokillen aufsteigende Schmelze mit Wasser abgedeckelt. Gleichzeitig wurde das Eingußrohr des Gespannes mit Stahl vollgefüllt und das nachfließende Material bis zum Stillstand des Vorganges ergänzt.

Nach erfolgter Erstarrung wurden die Blöcke bei den üblichen Walztemperaturen auf Halbzeug und anschließend in einer zweiten Hitze in gleicher Art auf in Längsrichtung Rippen aufweisende Stangen von 6, 16 und 26 mm Kerndurchmesser ausgewalzt. Die erkälteten Stangen wurden daraufhin in üblichen Verwindemaschinen auf eine Ganghöhe von 8 bis 1Od verwunden. Die Prüfung der erhaltenen Bewehrungsteile der drei verschiedenen Abmessungen ergab im Durchschnitt die in untenstehender Tabelle angegebenen Werte.

Kern durchmesser d jn mm	Gang höhe	Streckgrenze σ0), kp/mm1	Zugfestigkeit σζ kp/mm'	Deh nung διο %	Ein- schn. ψ %	Kaltbiegeprobe. Biegewinkel 180° D = 2d	Kalt-Rückbiege. probe Biegewinkel 90° D = 3d
6 16 26	1Od 8d 1Od	57,1 56,2 55,5	69,8 69,2 68,1	14,2 13,5 13,0	63 62 62	ohne Anriß ohne Anriß ohne Anriß	ohne Anriß ohne Anriß ohne Anriß

Die oben angegebenen Werte konnten auch bei der Prüfung von aus mehreren hundert Schmelzen Elektro-, SM- und LD-Stahl durch Vergießen in haubenlose Kokillen erhaltener, kaltverwundener Bewehrungsstäbe bestätigt werden. Die Anwendung eines haubenlos vergossenen Stahles mit einer im Bereich der an-

gegebenen Analysengrenzen liegenden Zusammensetzung macht wider Erwarten die Herstellung kaltverwundener Betonbewehrungsstähle mit einer Mindeststreckgrenze von 50 kp/mm² qualitativ und wirtschaftlich einwandfrei möglich. Darüber hinaus bestehen auf Grund der festgestellten überraschend guten Dehnungswerte und guten Biegefähigkeit eines kaltverwundenen Betonbewehrungsstabes aus einem in haubenlose Kokillen vergossenen, beruhigten Stahles keine Bedenken, die für die weicheren, als Torstahl 40 gehandelten, kaltverwundenen Bewehrungsstäbe vorgeschriebenen Mindestwerte für Dehnung (<510 >8%) und Biegefähigkeit (180° um 2d ohne Anriß) auch bei einer mit mindestens 50 kp/mm² gewährleisteten Streckgrenze einhalten zu können.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verwendung eines beruhigten Stahles, bestehend aus 0,20 bis 0,50% Kohlenstoff, 0,35 bis 1,00 °/₀ Mangan und den für Elektro-, SM- oder LD-Stahl üblichen Stahlbegleitern, Rest Eisen, der in Kokillen' ohne Hauben und ohne exotherme Einsätze vergossen worden ist, für durch Kaltverwinden warmgewalzter Stäbe hergestellte Betonbewehrungen, welche im verwundenen Zustand eine Streckgrenze von mindestens 50 kp/mm^a bei einer Zugfestigkeit von mindestens 60 kp/mm², einer Dehnung O₁₀ von mindestens 8% ^und einer Biegefestigkeit ohne Anrisse von 180° bei einem Dorndurchmesser gleich dem zweifachen Stabdurchmesser besitzen.

2. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 1 zur Herstellung von Betonbewehrungen nach Anspruch 1, welche im unverwundenen Zustand in von der Achsrichtung abweichender Richtung verlaufende Erhebungen aufweisen.

3. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 1 mit 0,28 bis 0,40% Kohlenstoff, 0,50 bis 0,80% Mangan und 0,15 bis 0,30 % Silizium für den Zweck nach Anspruch 1.