DE1917778A1

DE1917778A1 - Verfahren zur Herstellung von Betonbewehrungsstahl mit hoher Streckfestigkeit und verbesserter Schweissbarkeit

Info

Publication number: DE1917778A1
Application number: DE19691917778
Authority: DE
Inventors: Mario Economopoulos
Original assignee: Ct Nat De Rech S Metallurg A S; Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Ct Nat De Rech S Metallurg A S; Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1968-04-09
Filing date: 1969-04-08
Publication date: 1970-01-15
Also published as: NL6905308A; GB1266721A; LU55858A1

Description

Centre National de Recherches Metallurgiques

Association sans but lucratif

47, rue Montoyer Brüssel / BELGIEN

Verfahren zur Herstellung von Betonbewehrungsstahl mit hoher Streckfestigkeit und verbesserter Schweißbarkeit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Betonbewehrungs-Rundstählen mit hoher Streckfestigkeit und verbesserter Schweißbarkeit.

Nach derzeitigen Beobachtungen und Feststellungen auf diesem Gebiet sind Betonbewehrungs-Rundstähle durch eine ganz bestimmte Anzahl von Merkmalen gekennzeichnet.

So hat man beispielsweise festgestellt ₀ dass Betonbewehrungs Rundstähle geringen Durchmessers zur Zeit in zunehmendem Masse zur Verwendung gelangen, und dies aus mehreren Gründen u.a. bedingt durch die Entwicklung von in stark vereinfachter Weise herzustellenden Fertigbetonelementen und die immer häufigere Verwendung von geschweißten Bewehrungsmatten im Strassenbau.

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Ausserdem sind Betonbewehrungs-Rundstähle mit hoher Streck- " festigkeit und Schweissbarkeit Gegenstand besonderer Untersuchungen, da gerade sie eine konstruktionsmässige Verbesserung und speziell eine Verbesserung von Fertigteilen gestatten. Ausserdem sind diese Rundstähle ganz besonders bevorzugt verwendbar, wenn sie sich falten und entfalten sowie auf der Baustelle schweissen lassen, und dies selbst unter schlechten klimatischen Verhältnissen (z.B. bei niedrigen Temperaturen).

Die verschiedenen Forderungen, die zur Zeit von bestimmten Verbrauchern gestellt werden, sind somit durch eine bestimmte Anzahl von Qualitäts- und sonstigen Eigenschaften gekennzeichnet, die der Hersteller von Betonwehrungs-Rundstählen zu erfüllen hat, nämlich eine hohe Streckfesti^keit, eine gute Verformbarkeit, eine bessere Haftung, eine gute Schweissbarkeit und in bestimmten Fällen ausserdem noch eine gute Dauerfestigkeit. Nebenbei darf festgestellt werden, dass die geforderten Eigenschaften zuweilen nicht miteinander verträglich sind, wenn die betreffenden Werkstoffe nach konventionellen Methoden verarbeitet werden.

Zur Erfüllung dieser Forderungen sind bereits verschiedene Stahlsorten vorgeschlagen worden, so beispielsweise:

a) Betonbewehrungs-Rundstähleaus Stahl mit 0.28 ^ - 0.52 /<, C und 1.5 ^ Mn, die nach ihrem Austritt aus dem Walzwerk an

. der luft gekühlt wurden?

b) Betonbewehrungs-Rundstähle der gleichen Güte wie vor, ,jedoch mit "dispersoiden" Zusatzelementen, die je nach Kohlenstoffgehalt eine Erhöhung der Streckfestigkeit oder eine Konstanthaltung derselben und somit eine Verbesserung der Schweissbarkeit der jeweiligen Stahlsorte mit sich bringen;

c) gedrallte Rundstähle aus Flußstahl, bei denen die Erhöhung der Festigkeit durch Kaltverfestigung erreicht wird.

Dennoch bringt jede dieser Stahlsorten bestimmte Nachteile mit sich. Die unter ει) und b) genannten Stähle sind durch eirje- um soviel geringere Schweissbarkeit gekennzeichnet, als ihre

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Bruchfestigkeit höher ist, was sich dahingehend auswirkt, dass die unter Vorhaltung eines Mindestwertes für die Schweisstarkeit erzielbaren Festigkeitswerte nach obai beschränkt sind· Auch wurde die Peststellung gemacht, dass bestimmte dieser Stähle mit hohen Bruchfestigkeitswerten zuweilen eine nur mittelmässige Dauerfestigkeit aufweisen. Der Gestehungspreis des unter c) aufgeführten Stahls ist höher als für die beiden vorhergenannten Stähle; außerdem besteht bei den durch Kaltverfestigung beigestellten Festigkeitseigenschaften die Gefahr, dass diese in den im Zuge eventueller Schweissungen durch Wärme beeinflussten Zonen beeinträchtigt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem alle diese Nachteile ausgeschaltet werden können.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass am auslaufseitigen Ende des den Stahl in Form von Betonbewehrungs-Runästahl liefernden Walzverkes dieser Stahl einer Behandlung unterzogen wird, die in einer isothermen Abschreckung im Bainitbereich besteht.

Es wurde festgestellt, dass eine solche Behandlung eines Stahls von geeigneter Zusammensetzung gleichzeitig die Beistellung einer besonders hohen Bruchfestigkeit sowie Streckbarkeit ermöglicht.

Es sei an dieser Stelle daran erinnert, dass eine isotherme Abschreckung von Stahl im Bainitbereich eine rapide Abkühlung dieses Stahls ist, dessen Temperatur etwa dem Austeniitbereich entspricht, und zwar bis auf eine dem Bainitbereich entsprechende Temperatur, und dass man den Stahl eine vollständige Umwandlung bei dieser Temperatur durchmachen lässt·

Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich leicht auf folgende Art und Weise realisieren:

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Auf der Auslaufseite des Fertiggerüstes werden mehrere Wasserkühlrampen im passenden Abstand voneinander angeordnet. Der aus dem Walzwerk austretende Betonbewehrungs-Rundstähl « passiert nacheinander jede dieser Rampen, wo er jeweils abgekühlt wird; zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Rampen geht der Betonstahl durch eine freie Luftkühlungsstrecke von entsprechender Länge.

Die Abmessungen sowie die Anordnung der Kühlvorrichtung sind von verschiedenen Faktoren abhängig und richten sich nach einer bestimmten Anzahl genereller Kriterien.

Zu diesen Faktoren gehören:

- die Zusammensetzung des Stahls, -

- der Durchmesser des Rundstahls,

- die Auslaufgeschwindigkeit des Rundstahls aus der Walzstrasse,

- der Wirkungsgrad der Kühlrampen, ■

- die gewünschten mechanischen Eigenschaften.

Die generellen Kriterien, denen die Anlage entsprechen muss, umfassen namentlich:

- die Vermeidung einer martensitischen Abschreckung des Bandstahls, wodurch die Länge einer jeden Rampe sowie jeder Abstand zwischen den Rampen bestimmt werden,

- die Sicherstellung eines möglichst geringen Wärmegefälles zwischen Haut und Kern,

- die Beistellung einer solchen mittleren Abkühlungsgeschwin-' digkeit des Rundstahls, die höher liegt als die kritische Geschwindigkeit der bainitischen Abschreckung der jeweils vorliegenden Stahlqualität, jedoch niedriger als die zum Martensit führende Abschreckgeschwindigkeit,

- die Vorhaltung einer möglichst einheitlichen Rundstahltemperatur beim Beginn der isothermen Umwandlung,

- Ableitung des Betonbewehrungs-Rundstahls nach Verlassen des an die Rampen anschliessenden Rollgangs auf eine Kühlfläche, wobei die Geschwindigkeit dieser Abkühlung

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so verringert werden muss, dass die Umwandlung des Stahls möglichst lange die gewünschte isotherme Beschaffenheit beibehält·

Die beigefügte Zeichnung zeigt in ^orm eines als nicht im einschränkenden Sinne zu betrachtenden Beispiels das erfindungsgemäss erhaltene Abkühlungsschema für einen Stahl mit 0.2 io 0 und 1.5 # Mn. Die Ordinaten sind mit Celsius- -Gradteilung versehen, während die Abszissen die Zeit in Sekunden anzeigen. Bei dem Stahl handelt es sich um einen Rundstahl von 14 mm jZi, der mit einer Geschwindigkeit von 7 m/Sek. gewalzt wurde.

Die Zone I stellt die Kühlrampenzone dar, die Zone II repräsentiert die Rollgangzone und die Zone III entspricht der Kühlfläche.

Das Diagramm zeigt rechts den ferritischen Bereich (F), den bainitischen Bereich (B) und den martensitischen Bereich (M). Diese Bereiche sind begrenzt durch verstärkt gezeichnete Strichellinien (Kurve CGT- des zur Betrachtung stehenden Stahls). Die Kurven im linken Teil der Zeichnung bedeuten nacheinander;

Ii die Temperaturschwankung bzw. -änderung im Kern, 2: die Temperaturänderung als Mittelwert, 3s die Temperaturänderung bis 1 mm unter die Oberfläche, 4i die Temperaturänderung in der Haut oder OberfläohensBone.

Es kann festgestellt werden, dass unter den realisierten Betriebsbedingungen die isotherme Umwandlung im Bainitbereich liegt (Abschnitt 2bis).

Die Kurve 3 zeigt einen kleinen Abschnitt 5» der unter der oberen Grenze der martenaitischen Zone liegt. Es tritt also Martensit zu einem geringen prozentualen Anteil in Erscheinung, der jedoch sofort danach eine Vergütung erfährt (Abschnitt 6).Die Rissgefahr ist umso geringer, je niedriger der Anteil an C ist.

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Das erfindungsgemässe Verfahren biete zahlreiche Vorteile, von denen genannt seien:

- Erzielung von über einen weiten Bereich hinweg abgestuften Festigkeiten für die glexcheStahlqualität durch einfache Verwendung eines Stahles mit geringerem Kohlenstoffgehalt; wodurch die Schweißbarkeit des Stahles verbessert wird,

- grössere Homogenität im Metall. -.-.-.■

- Strukturverfeinerung, dadurch bessere Dauerfestigkeit.

Alle diese Vorteile lassen sich ohne Erhöhung der Herstellungsfc kosten erzielen. Die Realisierung des Verfahrens erfordert nur . kleine Veränderungen an der Walzstrasse.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Betonbewehrungs-Rundstählen mit hoher Streckfestigkeit und verbesserter Schweißbarkeit, dadurch gekennzeichnet₃ dass am auslaufseitigen Ende des den Stahl in Form von Betonbewehrungs-Rundstahl liefernden Walzwerkes dieser Stahl einer Behandlung unterzogen wird, die in einer isothermen Abschreckung im Bainitbereich besteht.
2. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet_Λ dass' die Abschreckgeschwindigkeit so gewählt wird_; dass die
mittlere Abkühlungsgeschwindigkeit»des Rundstahles höher liegt als die kritische Geschwindigkeit der bainitischen Abschreckung der jeweils vorliegenden Stahlqualität,
jedoch niedriger als die zum Martensit führende Abschreckgeschwindigkeit .

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