DE2131318B2

DE2131318B2 - Verfahren zum herstellen eines bewehrungs-stabstahles fuer spannbeton

Info

Publication number: DE2131318B2
Application number: DE19712131318
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Ing 4140 Rhein hausen Heller
Original assignee: Fried Krupp 4300 Essen GmbH
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1971-06-24
Filing date: 1971-06-24
Publication date: 1973-05-17
Also published as: NL7208702A; JPS52446B1; FR2143382B1; NL156446B; SE382076B; TR17213A; CA958311A; AT327977B; FR2143382A1; ATA538772A; DE2131318C3; CH586751A5; ES403952A1; LU65413A1; GB1334349A; ZA723765B; BR7204065D0; BE784097A; US3810793A; DE2131318A1

Description

aus dem Warmwalzzustand an Luft unter Bildung davon, daß die schroffe Abschreckung die Gefahr von von Zwischenstufengefüge abgekühlt wird und Härterissen nicht ausschließt, ist über die übrigen darauf entweder — ohne wesentliche Festigkeits- Eigenschaften, insbesondere Dehnung, die Üblichersteigerung — plastisch verformt, vorzugsweise gc- 25 weise um so geringer ist, je höher die Festigkeitswerte reckt, und darauf im Temperaturbereich von 100 liegen, nichts ausgesagt.

bis 400⁰C, vorzugsweise von 200 bis 300 C, ange- Die Durchführung des Verfahrens ist wegen der lassen wird oder im Temperaturbereich zwischen Einspannung der Walzabschnitte an deren Enden um 150 und 55O⁰C, vorzugsweise 300 und 500⁰C, so schwieriger, je länger die zu behandelnden Walzangelassen wird. 30 aderabschnitte sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Höherfeste Stabstähle würden bei gleichem Stahlzeichnet, daß der Bewehrungs-Stabstahl einen Ge- querschnitt höhere Vorspannkräfte aufnehmen oder halt von bei vorgegebener Vorspannkraft eine Verminderung

0 02 bis 0 40 Gewichtsorozent Molvbdän ^{in der Αηζ}*^{η1 der} notwendigen Spannglieder gestatten.

und/oder ^UewicntsP^{rozent Mol}> ^bdan' ₃₅ Dadurch würden nicht nur die Materialkosten, sondern

0,02 bis 0,40 Gewichtsprozent Vanadium, besonders die Verarbeitungskosten gesenkt und schlan-

und/oder ^kere Konstruktionen ermöglicht.

0,001 bis 0,01 Gewichtsprozent Bor Die Erfindung will eine Möglichkeit hierzu schaffen

^F und hat sich die Aufgabe gestellt, einen unvergüteten,

aufweist. 40 hochfesten und kerbzähen, glatten oder profilierten

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, Bewehrungs-Stabstahl für Spannbeton herzustellen im dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl eine Abmessungsbereich von 15 bis 60 mm Durchmesser Wasserstoff-Entgasungsbehandlung erfährt, indem mit 120 kp/mm² Mindestzugfestigkeit und 25% Minvor dem Recken eine Warmauslagerung durch- destbrucheinschnürung.

geführt wird oder im Falle einer alleinigen Anlaß- 45 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gebehandlung des Stahles diese so lange durchgeführt löst, daß der an sich bekannte Stahl mit der Zuwird, bis ein niedriger Wasserstoffgehalt erreicht ist. sammensetzung

0,20 bis 0,35 Gewichtsprozent Kohlenstoff,
0,20 bis 2,50 Gewichtsprozent Silizium,

tv c c j .,,,'. ,,.. υ _t „ ⁵° 0-50 bis 3,50 Gewichtsprozent Mangan,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen _l25 _{bis 4 50} Gewichtsprozent Chrom,

eines unvergüteten Bewehrungs-Stabstahles für Spann- iedoch von

^bei^on· , , , , . 2,75 bis 5,00 Gewichtsprozent (Mn + Cr),

m Spannbetonbau kommen heute naturharte sowie _{0 bis} ₀₄₀ Gewichtsprozent Molybdän,

kaltverformte und angelassene Stahlstabe als Be- 55 _{0 bis} ₀₄₀ Gewichtsprozent Vanadium,

wehrungen mit Mindeststreckgrenzen von 60 bis _{0 bis 0 01} Gewichtsprozent Bor,

kp/mm² und Mindestzugfestigkeiten von 90 bis _{Rest Eisen und den üblichen} Verunreinigungen
kp/mm² zur Anwendung.

Eine Übersicht über gebräuchliche Spannstähle ist aus dem Warmwalzzustand an Luft unter Bildung von

z. B. im »Werkstoff-Handbuch Stahl und Eisen«, 60 Zwischenstufengefüge abgekühlt wird und darauf ent-

4. Auflage (1965), S. N 3-3, Tafel 2, gegeben, wo für weder — ohne wesentliche Festigkeitssteigerung —

Stäbe nach DIN 4227 gewährleistete Festigkeitswerte plastisch verformt, vorzugsweise gereckt, und darauf

mit 60 kp/mm² Streckgrenze und 90 kp/mm² Zugfestig- im Temperaturbereich von 100 bis 400⁰C, vorzugs-

keit, bzw. 80 kp/mm² Streckgrenze und 105 kp/mm^a weise 200 bis 300° C, angelassen wird oder im Tempe-

Zugfestigkeit, angegeben sinu. (Die übrigen Angaben 65 raturbereich zwischen 150 und 55O⁰C, vorzugsweise

dieser Tafel beziehen sich auf vergütete oder gezogene zwischen 300 und 500⁰C, angelassen wird,

und angelassene Drähte, auch in Form von Litzen.) In den angegebenen Bereichen der chemischen Zu-

Höherfeste, naturharte oder kaltverformte und sammensetzung kann die Festigkeit z. B. eines 30-mm-

Stabes nach der Formel öb — — 7 + 250 · % C + 13 . % Si + 17 · "Λ, Mn -f 20 · % Cr abgeschätzt und danach eine geeignete Zusammensetzung ausgewählt werden. Die Zugfestigkeit ergibt sich in kp/mm^s, wenn die Gehalte der Legierungsbestandteile in Gewichtsprozent eingesetzt werden.

Vorzugsweise weist der BewehrungsstaM einen Gehalt von

0,02 bis 0,40 Gewichtsprozent Molybdän,
und/oder 0,02 bis 0,40 Gewichtsprozent Vanadium,
und/oder 0,001 bis 0,01 Gewichtsprozent Bor

Beispiel

An Hand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben.

Tabelle I (Stabdurchmesser 26,4 mm)

Zustand	σ 0,2 kg/min²	kg/mm¹	%	ύ 10 %	Bruch- einschnürung
Zur Zeit verwendeter Beweh rungsstahl	85,4 122 128	110 155 153	12,0 13,0	10,4 7,6 8,1	27,5 43 42
Erfindungsgemäß behandelter Be wehrungsstahl Anlassen Va Stunde, 400'C Recken ε blo, 2 % und 5 Minuten Anlassen bei 270⁰C

In der ersten Zeile der Tabelle I sind zur Gegenüberstellung die mechanischen Werkstoffeigenschaften einer zur Zeit verwendeten warmgewalzten, gereckten und angelassenen Bewehrung (Qualität St 85/105; Durchmesser 26 mm, Angabe in Jahresmittelwerten).

In den nachfolgenden Zeilen sind die mechanischen Werkstoffeigenschaften einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellten Qualität angeführt, wobei der erschmolzene Stahl folgende chemische Analyse besitzt:

0,31 Gewichtsprozent Kohlenstoff,

0,31 Gewichtsprozent Silizium,

0,76 Gewichtsprozent Mangan,

3,2 Gewichtsprozent Chrom,

Rest Eisen und die üblichen Begleitelemente.

35

40

Wie die Tabelle I zeigt, erreicht die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bewehrung bei gleich guten Zähigkeitseigenschaften erheblich bessere Festigkeitswerte. Die gewünschten mechanischen Werkstoffeigenschaften können entweder durch eine Anlaßbehandlung (z. B. eine halbe Stunde bei 400⁰C; Stabstahl mit 26,4 mm Durchmesser) oder durch ein Recken mit nachfolgendem Anlassen erzielt werden. Wie die F i g. 1 zeigt, kann dabei das Streckgrenzenverhältnis durch unterschiedliche Reckgrade auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Die nachfolgende Anlaßbehandlung kann bei 270° C zwischen 5 und 60 Minuten dauern, ohne daß ihre Wirkung sich gegenüber einer Anlaßdauer von 5 Minuten wesentlich ändert. (Beim Anlassen unter 200° C wäre die Anlaßdauer in bekannter Weise zu verlängern, beim Anlassen über 300°C könnte sie unter 5 Minuten verkürzt werden).

Durchgeführte Untersuchungen über das Kerbzähigkeitsverhalten zeigen ebenfalls die Vorteile des nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bewehrungsstahles. Diese Untersuchungen wurden an einseitig gekerbten Proben ermittelt.*

Wie die Gegenüberstellung der mschanischen Werkstoffeigenschaften in Tabelle II zeigt, tritt bei dem zur Zeit verwendeten Stahl infolge der Kerbwirkung ein geringer Abfall der Zugfestigkeit sowie ein starker Abfall der Bruchdehnungswerte und der Gleichmaßdehnung auf. Die Brucheinschnürung ist dabei praktisch auf Null abgesunken.

Der erfindungsgemäß hergestellte obengenannte Bewehrungsstahl weist demgegenüber keinen Abfall in der Zugfestigkeit und der Gleichmaßdehnung auf. Die Bruchdehnungswerte und die Brucheinschnürung liegen sehr viel günstiger als bei dem zur Zeit verwendeten Stahl.

Der Kerb wurde spanabhebend eingebracht; die Kerbtiefe betrug 0,5 mm, der Kerbradius 0,25 mm und der Flankenwinkel 45°.

Tabelle II

Zur Zeit verwendeter
Stahl, 32 mm ψ

gekerbt

glatt

Zugfestigkeit (kg/mm²) .
Bruchdehnung 5 (%) ...
Bruchdehnung 10 (%) .
Gleichmaßdehnung (%)
Brucheinschnürung (%)

154

12
7,6 5,5

42

154
6,8
5,8
5,5
17

112

10,4
8,6
7,5

30

103
etwa 2
etwa 2

nicht mehr
meßbar

Die Anlaßbehandlung, gegebenenfalls nach vorhergehender geringfügiger Kaltverformung, kann vorzugsweise mittels induktiver elektrischer Erwärmung im Durchlaufverfahren oder mittels direkter elektrischer Widerstandserhitzung vorgenommen werden. Sie kann aber auch im Ofen vorgenommen werden. Eine längere Anlaßdauer ist anzuwenden, falls es notwendig oder erwünscht ist, den Wasserstoffgehalt des Stahles zu senken.

Bei Stählen, die vor dem Anlassen eine geringfügige plastische Kaltverformung erfahren, kann es zweckmäßig sein, den Stahl vor der Kaltverformung einer zur Wasserstoffverminderung führenden Wärmebehandlung zu unterziehen. Die Wasserstoff-Entgasungsbehandlung kann so durchgeführt werden, daß vor dem Recken eine Warmauslagerung durchgeführt wird; oder im Falle einer alleinigen Anlaßbehandlung des Stahles diese so lange durchgeführt wird, bis ein niedriger Wasserstoffgehalt erreicht ist

Der erfindungsgemäße Stahl hat trotz sparsamer Verwendung von Legierungselementen und unkomplizierter und wenig aufwendiger Behandlungsweise eine hervorragende und fortschrittliche Kombination von Eigenschaften, insbesondere bezüglich der Zugfestigkeit und Brucheinschnürung. Außerdem zeichnet er sich durch ein sehr günstiges Kriechverhalten aus, was für den Einsatz im Spannbetonbau unter der Bedingung langzeitiger, hoher Zugspannung von besonderer Bedeutung ist.

Claims

angelassene Stabstähle kommen nicht zum Einsatz, Patentansprüche: we| die ^^ ^„niditeii perlitischen Stähle bei ihd Zhi we| die^ ^ p

1. Verfahren zum Herstellen eines unvergüteten, höherer Festigkeit nicht mehr ausreichende Zähig-

hochfesten und kerbzähen, glatten oder profih'erten keitseigenschaften aufweisen. Bei Drähten bis zu

Bewehrungs-Stabstahles im Abmessungsbereich 5 Durchmessern von 16 mm wird auch eine Vergütungs-

von 15 bis 60 mm Durchmesser mit 120 kp/mm² behandlung angewendet, was einen hohen Aufwand

Mindest-Zugfestigkeit und 25% Mindest-Biuch- an Betriebsmitteln erfordert.

einschnürung für Spannbeton, dadurch ge- Das gut auch für ein aus der deutschen Patentschrift

kennzeichnet, daß der an sich bekannte 1022 252 bekanntes Verfahren, bei dem Drähte oder

Stahl mit der Zusammensetzung von io Stäbe aus der Walzhitze bis auf etwa Raumtemperatur

„-,.„ . . . „ ,, ^ _ in Wasser abgeschreckt und Stahlabschnitte begrenzter

wJ'SSw!Su^PrOZen Λν ' lW zwischen Stromführungsbacken eingespannt,

w Λ Gewichtsprozen Silizium, S _und ^^ _widerstanf^

S* a S ?^W?C5f^PrOZent iif¹¹^' erhitzung kurzzeitig angelassen werden. Dabei sollen

?;Lh^1Svnn ^GewichtsP^{rozent Chrom}' « sTcHach Wasserfbschrecken außerordentlich hohe

i?5 bis 1,00 Gewichtsprozent (Mn + Cr), ^gkeitswerte z^ ^B/ S^S

0 i^GiU^ ^iS

0 bis 0,40 Gewichtsprozent Vanadium, vauomus uu /₀ & ' *>

η κ;= nni r-^i/^iitc^m^nt iw grenzenverhaltnis von über 85 7_C, z. B. bis VO %, bei