DE2138772A1

DE2138772A1 - Betonstahl

Info

Publication number: DE2138772A1
Application number: DE19712138772
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Forges de Thy Marcinelle et Monce au, Marcinelle, Charleroi (Belgien)
Priority date: 1970-08-04
Filing date: 1971-08-03
Publication date: 1972-02-10
Also published as: LU61472A1; FR2103905A5; GB1352421A; NL7109345A

Description

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER

DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH Dipl.-Ing. Selting

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 2.8.1971 Ke/Ax

Forges de Thy-Marcinelle et Monceau,

Rue de Marchienne, Marcinelle, B.P. 257 Charieroi (Belgien)

Betonstahl

Die Erfindung betrifft einen Betonstahl mit hoher Elastizitätsgrenze , der durch Widerstandspunktschweißung schweißbar ist und Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Vanadium, gegebenenfalls Aluminium und/oder Niob, sowie Stickstoff enthält.

Bei der Herstellung von Bauteilen aus bewehrtem Beton ist es vorteilhaft, aus Gründen der Festigkeit und Wirtschaftlichkeit Bewehrungen aus Stahl mit hoher Elastizitätsgrenze zu verwenden. Die Verbindung der Betonstähle, die diese Bewehrungen bilden, erfolgt vorzugsweise durch elektrische Widerstandspunktschweißung. Dieses Verfahren zur Verschweissung der Betonrundstähle und Betonformstähle ist schnell und wirtschaftlich.

Es ist bekannt, Betonrundstähle und Betonformstähle aus Flußstahl, der beispielsweise 0,10 bis 0,25$ C, etwa 0,05^ Si und etwa 0,4 bis 1% Mn enthält, ohne Legierungselemente herzustellen, tvobei dieser Stahl durch Verwinden, Recken, Ziehen und/oder Kaltwalzen der Barren verforrnfc wird.

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BAD ORIGINAL

Die Herstellung von Betonrundstählen und Betonformstählen aus kaltverformtem Flußstahl ist kostspielig. Ferner hat der kaltverformte Flußstahl den Nachteil, daß er an der Luft schnell oxydiert, wodurch die Verbindung der Stäbe durch Widerstandsschweißung besonders schwierig wird» Ferner besteht die Gefahr einer Veränderung der mechanischen Eigenschaften des kaltverformteη Stahls unter dem Einfluß der beim Schweißen frei werdenden Wärme. Das Schweißen muß daher mit großer Sorgfalt von Fachleuten durchgeführt werden, wodurch es besonders kostspielig wird₀

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, Betonrundstahl und Betonformstahl aus beruhigtem halbhartem oder hartem Stahl herzustellen, der beispielsweise einen Kohlenstoffgehalt von 0,25 bis 0,40$ und einen Mangangehalt von 1 bis Ϊ ,5°/<> hat. Die Verbindung dieser Bewehrungen aus härtendem Stahl durch Widerstandsschweißung erfordert eine Vorwärmung" der zu schweißenden Zonen und/oder eine Nachwärmung dieser Zonen nach dem Schweißvorgang, um die Bildung von Härtungsbestandteilen und gegebenenfalls eine Rißbildung in den Rund- und Formstählen zu vermeiden. Die Schweißarbeit ist demzufolge kostspielig und zeitraubend»

Um die Gefahr einer nachteiligen Veränderung der Rund- und Formstähle durch den Schweißvorgang zu verringern, v/erden die Bewehrungen zuweilen aus halbweichem oder halbhartem Stahl mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt hergestellt. Diese Rund- und Formstähle erfordern eine thermomechanisch^ Behandlung, um dem Stahl eine Elastizitätsgrenze zu verleihen, die den Normen und Qualitätsvorschriften entspricht, wodurch ihr Gestehungspreis wesentlich erhöht wird,, Ferner besteht die Gefahr einer Veränderung ihrer mechachnischen Eigenschaften unter der Einwirkung der beim Schweißvorgans frei werdenden Wärme»

Um die Notwendigkeit dieser thermisch-mechanischen Behandlung der halbweichen und halbharten Stähle auszuschalten, wurde vorgeschlagen, diesen Stählen härtende Elemente, z.B„

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BAD ORIGINAL

Vänadiunund Niob, zuzusetzen. Um dem Stahl eine genügende Elastizitätsgrenze ohne Erhöhung des Kohlenstoffgehalts zu verleihen, müssen diese Legierungselemente in großer Menge zugesetzt werden, wodurch der Preis des Stahls erheblich erhöht wirdo

Durch die Erfindung werden die oben genannten Nachteile ausgeschaltete Dies wird erreicht, indem man dem Stahl die folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung gibt; 0,10 bis 0,22$ C, 0,60 bis 1,4$ Mn, 0,15 bis 0,30$ Si, 0,02 bis 0,20$ V, 0 bis 0,030$ Al, 0 bis 0,030$ Nb und 0,015 bis 0,030$ N₂, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen.

Auf Grund des niedrigen Gehaltes an Kohlenstoff und Mangan, die die Härtbarkeit des Stahls steigern, läßt sich der Stahl gemäß der Erfindung leicht durch Widerstandspunktschweißung verarbeiten, ohne daß eine Vorwärmung der zu schweißenden Zonen und eine Nachwärmung der Schweißstellen erforderlich sindo

Ferner hat der Stahl gemäß der Erfindung trotz seines niedrigen Gehalts an Kohlenstoff und Mangan sowie an Aluminium, Vanadium und Niob im rohen gewalzten Zustand eine hohe Elastizitätsgrenze, ohne daß eine Wärmebehandlung und/oder mechanische Behandlung erforderlich ist» Da keine Wärmebehandlung und/oder mechanische Behandlung vorgenommen wird, läßt sich die Widerstandspunktschweißung des Stahls gemäß der Erfindung leicht, schnell und wirtschaftlieh durchführen, wobei geschweißte Verbundmaterialien erhalten werden, deren Stäbe die mechanischen Eigenschaften des rohen Walzstahls im wesentlichen bewahren.,

Es wird angenommen, daß die hohe Elastizitätsgrenze des Stahls auf einen ausreichenden Anteil der verschiedenen Elemente einerseits und auf seinen verhältnismäßig hohen Stickstoffgehalt andererseits zurückzuführen ist.

Vorzugsweise enthält der Stahl gemäß der Erfindung

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0,10 bis 0,22$ C 0,60 bis 1$ Mn 0,15 bis 0,30$ Si 0,02 bis 0,10$ V

0 bis 0,030$ Al 0,005 bis 0,015$· Nb_ 0,015 bis 0,025$ N₂

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält der Stahl gemäß der Erfindung 0,10 bis 0,22 $ C

1 bis 1,4$ Mn

• 0,15 bis 0,30$ Si 0,02 bis 0,10$ V

0 bis 0,030$ Al Spuren von Nb 0,015 bis 0,025$ N₂

Gemäß einer dritten vorteilhaften Ausführungsform enthält der Stahl gemäß der Erfindung

0,10 bis 0,22$ C

1 bis 1,4$ Mn 0,15 bis 0,30$ Si 0,10 "bis 0,20$ V

0 bis 0,P30$ Al 0,01 bis 0,03$ Nb 0,020 bis 0,030$ N₂

Die Erfahrung hat gezeigt, daß der Stahl gemäß der Erfindung im rohe.n gewalzten Zustand eine Elastizitätsgrenze zwischen 40 und 70 kg/mm und eine Bruchdehnung von 20 bis 45$, gemessen an einem Prüfkörper mit einer Anfangslänge entsprechend dem fünffachen Durchmesser, hat.

In der folgenden Tabelle I sind eini£e Beispiele für die Zusammensetzung des Stahls gemäß der Erfindung genannt« Die mechanischen Eigenschaften dieser Stähle sind in Tabelle II aufgeführt.

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BAD ORfGJNAt.¹

	i	> C	i	\ Mn	Tabelle I	io αϊ ioi	JtH₂	grenze, •kg/mm²	io Nb
Stahl	o,	15	o,	95	io Si	0,01 0,035	0,020	4 51,2	0,012
1	o,	17	1,	06	0,16	Spur 0,025	0,022	3 48,5	Spur
2	o,	12	0,	71	0,21	0,01 0,030	0,019	9 45,0	0,012
3	o,	22	1,	38	0,18	0,025 0,095	0,017	3 59,3	Spur
4					0,25	Tabelle II
				Durchmesser		Bruchlast, Elastizitäts-		Bruchdehnung,
Stahl	des Prüf körpers , mm	kg/mm
		60,		35
1		59,		30
2		54,		31,2
3		70,	22,2
4	8
	10
16
20

Der Stahl gemäß der Erfindung hat ferner eine gute Beständigkeit gegen Versprödung durch Kaltverformung und Alterung. Er widersteht erfolgreich dem Hin- und Herbiegeversuch nach halbstündiger Alterung bei 100°oder 250⁰C auf einem Dorn, der einen kleineren Durchmesser hat als der Dorn, der gewöhnlich nach den Normen und Qualitätsvorschriften zu verwenden isto

Der Stahl gemäß der Erfindung hat ein ferritisches Korn von kleinerer Abmessung als das Korn Nr.10 der ASTM-Vorschrifto

Versuche zur Widerstandspunktschweißung wurden erfolgreich an kreuzweise gelegten Stäben ohne Vorwärmung der zu schweißenden Zonen und ohne Nachwärmung der Schweißstellen vorgenommene Hierbei konnte der dünnste Stab den halben .Durchmesser des dicksten Stabes haben<> Bei Zugversuchen, denen die zusammengeschweißten Stäbe unterworfen wurden, trat der Bruch der Stäbe in jedem Pail außerhalb der . Schweißstellen.ein»

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BAD ORIGINAL

folgreich über Dornen mit einem Durchmesser durchgeführt, der kleiner war als der im allgemeinen durch die Normen und Qualitätsvorschriften vorgeschriebene Durchmesser« Die Schweißstelle lag hierbei außen an der Biegestelle. Bei diesen Versuchen trat weder ein Bruch noch eine Rißbildung in den Zonen ein, die von dem Schweißvorgang betroffen wurden«

Der Stahl gemäß der Erfindung eignet sich auch für die Elektroschweißung mit und ohne Materialbeigabe sowie mit oder ohne Schutzgasatmosphäre. Er ermöglicht ebenfalls eine Abbrennschweißung.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit der Herstellung von Betonstahl beschrieben, jedoch eignet sich der Stahl gemäß der Erfindung auch zum Walzen beliebiger Profile und für die Herstellung beliebiger Produkte aus Stahl, die gute Schweißbarkeit und eine hohe Elastizitätsgrenze in sich vereinigen und einen verhältnismäßig niedrigen Herstellungspreis haben müssen.

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Claims

Patentansprüche

1) Betonstahl mit hoher Elastizitätsgrenze, der durch Widerstandspunktschweißung verarbeitet werden kann und Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Vanadium, gegebenenfalls Aluminium und/oder Niob sowie Stickstoff enthält, gekennzeichnet durch die folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung:

0,10 bis 0,22$ C

0,60 bis 1,436 Mn '

0,15 bis 0,30$ Si

0,02 bis 0,20$ V

0 bis 0,030$ Al

0 bis 0,030$ Nb

0,015 bis 0,0305έ M₂ Rest Eisen und übliche Verunreinigungen

2) Betonstahl nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet, daß er 0_s6 Ms 1$ Mn, ö,02 bis 0,10$ Y₉ 0_#005 bis 0,015$ Nb unä 0,015 MS 0,025$ % enthält

3) Betonstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 1 bis 1,4$ Mn, 0,02 bis 0,10$ V, Spuren von Nb und 0,015 bis 0,025$ N₂ enthält.

4) Betonstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. er 1 bis 1,4$ Mn, 0,10 bis 0,20$ V, 0,01 bis O₉03$ Nb Und 0,020 bis 0,030$ N₂ enthält.

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