DE2205395A1 - Process and device for the production of reinforcing steel (concrete reinforcement steel) - Google Patents
Process and device for the production of reinforcing steel (concrete reinforcement steel)Info
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CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES-Association sans but lucratif CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE-Vereinigung zonder winstoog-CENTER DE RECHERCHES METALLURGIQUES-Association sans but lucratif CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE-Vereinigung zonder winstoog-
merk.notice.
BRÜSSEL / BELGIENBRUSSELS BELGIUM
VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON BEWEHRUNGSSTAHLMETHOD AND EQUIPMENT FOR MANUFACTURING REINFORCING STEEL
(BETONARMIERUNGSSTAHL)(REINFORCEMENT STEEL)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Beton-Bewehrungs- bzw. Armierungsstahl mit hoher Elastizitätsgrenze und guter Schweißbarkeit.The invention relates to a method and a device for production of concrete reinforcement or reinforcing steel with a high elastic limit and good weldability.
Die heutigentags auf dem Gebiete der Beton-Armierungsstähle erkennbaren Entwicklungsbestrebungen weisen eine Reihe ausgeprägter Kennzeichen auf. Beispielsweise ist festzustellen, daß die Verwendung solcher Betonbewehrungseisen mit kleinen Querschnitten (Durchmessern) heute an Umfang zunimmt, und zwar aus verschiedenen Gründen, von denen beispielsweise die Entwicklung von vorgefertigten Leichtbau-Elementen sowie die immer häufigere Verwendung von geschweißten Baustahlmatten im Straßenbau angeführt werden können.The recognizable today in the field of concrete reinforcement steels Efforts to develop have a number of distinct characteristics. For example, it should be noted that the Use of such concrete rebars with small cross-sections (diameters) is increasing in scope today, namely from different Reasons of which, for example, the development of ready-made Lightweight construction elements and the increasingly frequent use of welded welded wire mesh in road construction can be cited.
Andererseits sind Betonarmierungsstähle mit hoher Elastizitäts-Grenze und guter Schweißbarkeit heute besonders begehrt, weil gerade diese eine Herabsetzung des Gewichtes der Bauten, besonders aber des Gewichtes von vorgefertigten Bauelementen ermöglichen.Concrete reinforcement steels, on the other hand, have a high elastic limit and good weldability is particularly sought after today, because it is precisely this that reduces the weight of buildings, especially but allow the weight of prefabricated components.
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Derartige Betonbewehrungseisen sind aber auch wegen ihres vorteilhaften Verhaltens beim Auf- und Zusammenfalten bzw. beim Auf- und Abwickeln sowie wegen der bei ihnen gegebenen Möglichkeit des Verschweißens an der Bau- bzw. Montagestelle - -selbst bei widrigen klimatischen Verhältnissen (z.B. bei niedrigen Temperaturen) - besonders geschätzt.Such concrete reinforcement bars are also due to their advantageous behavior when folding and unfolding or during winding and unwinding as well as because of the possibility of welding at the construction or assembly site - -even in adverse climatic conditions (e.g. at low temperatures) - particularly appreciated.
Die gegenwärtig von den Verbrauchern gestellten verschiedenen Anforderungen an solche Betonarmierungseisen schlagen sich daher nieder in bestimmten Bedingungen betreffend Qualität und anderen Eigenschaften, die der Hersteller den Betonarmierungsstählen zu verleihen hat, insbesondere eine hohe Elastizitätsgrenze, gute Streckbarkeit, verbesserte Haftfähigkeit, gute Schweißbarkeit und in bestimmten Fällen eine gute Bruchfestigkeit. Es ist unschwer zu erkennen, daß die gestellten Anforderungen zuweilen - wenn man sich der heute üblichen Herstellungsmethoden bedient - nicht miteinander vereinbar sind.The various demands currently placed on such concrete reinforcement bars by consumers are reflected therefore down in certain conditions regarding quality and other properties that the manufacturer of the concrete reinforcement steels has to give, in particular a high elastic limit, good stretchability, improved adhesion, good weldability and, in certain cases, good breaking strength. It is not difficult to see that the Sometimes - if one uses the manufacturing methods customary today - not with one another are compatible.
Zur Erzeugung von Stabstahl, der diesen Anforderungen gerecht wird, sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Es sei hier beispielsweise die Beimengung von dispergierten Elementen zum Stahl erwähnt, die es erlaubt, je nach dem Kohlenstoffgehalt efcbweder die Elastizitätsgrenze der betreffenden Stahlqualität (Stahlklasse) zu erhöhen, oder bei unveränderter Elastizitätsgrenze die Schweißbarkeit des betreffenden Stahles zu verbessern; ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, Betonbewehrungseisen aus weichem Stahl zu verwenden, um durch die dabei auftretende Kaltverformung die Festigkeit zu erhöhen.Various methods have already been proposed for producing steel bars that meet these requirements. It should be mentioned here, for example, the addition of dispersed elements to the steel, which allows it, depending on the Carbon content efcbneither the elastic limit of the relevant To increase steel quality (steel class), or if the elastic limit remains unchanged, the weldability of the relevant To improve steel; Another known method is to rebar concrete from mild steel to be used in order to increase the strength through the cold deformation that occurs in the process.
Diese verschidenen bekannten Verfahren weisen jedoch in der einen oder anderen Hinsicht gewisse Nachteile auf. Beispielsweise weisen im ersten oben angeführten Fall die betreffenden Stähle eine umso schlechtere Schweißfähigkeit auf, je höher deren Bruchfestigkeit ist, was zur Folge hat, daß bei Einhaltung eines Minimalwertes für die Schwe ißbarkeit die zu erreichenden Festigkeitswerte nach oben begrenzt sind. DesHowever, these various known methods have certain disadvantages in one respect or another. For example In the first case mentioned above, the higher the steels in question, the poorer the weldability whose breaking strength is, which has the consequence that if a minimum value for the weldability is observed, the too the strength values that can be achieved are limited. Of
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weiteren wurde festgestellt, daß einige dieser hohe Bruchfestigkeit aufweisenden Stähle eine ziemlich mäßige Dauerfestigkeit haben. Bei den verwundenen Stahlarmierungsstangen ist wiederum deren Herstellungspreis höher als der der vorgenannten Stähle; außerdem besteht bei diesen verwundenen Stahlstangen die Gefahr, daß die Festigkeitswerte, die durch Kaltverformung erhalten wurden, unter Umständen in Zonen, die durch Schweißen thermisch belastet werden, wieder verloren gehen.Further it was found that some of these have high breaking strength containing steels have a fairly moderate fatigue strength. With the twisted steel reinforcement bars their production price is again higher than that of the aforementioned steels; besides, there is in these wounded ones Steel bars the danger that the strength values obtained by cold forming may be divided into zones, that are thermally stressed by welding are lost again.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Betonarmierungsstählen (Betonbewehrungsstahl) zu schaffen, bei dem diese Nachteile vermieden werden.The invention is based on the object of a method for the production of concrete reinforcement steel (concrete reinforcement steel), in which these disadvantages are avoided.
Demgemäß ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Betonbewehrungsstahl im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl, der am Ausgang des Walzwerkes in Form von Bewehrungs- oder Armierungseisen erscheint, mittels einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und/oder Luft einer ersten Abkühlung bis auf eine Temperatur nicht niedriger als 750 unterworfen wird, um in erster Linie die Austenitbildung, insbesondere die Austenit-Korngröße, zu beeinflussen, und daß anschließend der Bewehrungsstahl (Stangenstahl) einer zweiten Abkühlung mittels einer Flüssigkeit unterworfen wird, die aus einem wässrigen Medium besteht, das eine oder mehrere Substanzen in Suspension und/oder in Lösung enthält, deren Anwesenheit solche Wärmeaustauschverhältnisse sicherstellt, die - zumindest teilweise - eine Regulierung (Einstellung) der allotropen Modifikation des Stahles ermöglicht, wobei diese Flüssigkeit auf eine Temperatur gebracht wird, die höher ist als zwei Drittel ihrer Siedepunkttemperatur in Grad Celsius.Accordingly, the method according to the invention for the production of concrete reinforcing steel is essentially characterized in that that the steel that appears at the exit of the rolling mill in the form of reinforcing or reinforcing iron, by means of a Liquid, for example water, and / or air a first cooling down to a temperature not lower than 750 is subjected to primarily affect the austenite formation, in particular the austenite grain size, and that then the reinforcing steel (bar steel) is subjected to a second cooling by means of a liquid that consists of an aqueous medium which contains one or more substances in suspension and / or in solution, their presence ensures such heat exchange conditions that - at least partially - a regulation (setting) of the allotropic modification of the steel, this liquid being brought to a temperature higher than two thirds their boiling point temperature in degrees Celsius.
Gemäß einer vorteilhafte η Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zweite Abkühlung derart gesteuert, daß der StahlAccording to an advantageous further development of the method according to the invention the second cooling is controlled so that the steel
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einer Bainit(Zwischenstufen-)vergütung (-härtung), vorzugsweise durch kontinuierliche Abkühlung des Stahles, unterworfen wird.a bainite (intermediate) tempering (hardening), preferably by continuous cooling of the steel, is subjected.
Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die zweite Abkühlung eine wässrige Salzlösung verwendet, die vorzugsweise auf ihre Siedepunkt-Temperatur gebracht wird, um eine optimale Wärmeableitung von den Bewehrungsstahlstangen sowie die Temperaturkonstanz und damit auch der Behandlungsbedingungen für den Stangenstahl sicherzustellen. Die wässrige Salzlösung kann außerdem noch ein oder mehrere Salze, beispielsweise Natrium-Tetraborat oder Natrium-Wasserglas, enthalten.According to a further feature of the method according to the invention, an aqueous salt solution is used for the second cooling, which is preferably brought to its boiling point temperature in order to optimally dissipate heat from the reinforcing steel bars as well as to ensure the temperature constancy and thus also the treatment conditions for the bar steel. The aqueous salt solution can also contain one or more salts, for example sodium tetraborate or sodium water glass, contain.
Besonders vorteilhaft ist es, für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Flüssigkeit zu wählen, deren Wärmeübergangszahl bei einer Oberflächentemperatur des Stangenstahles von etwa 4OO° C zwischen 500 und 2.000 Kilokalorien pro m , Stunden und Grad Celsius (°C) beträgt, hierfür kann beispielsweise eine wässrige Lösung verwendet werden, die 1 % bis 10 % Natriumtetraborat enthält und auf ihre Siedepunkttemperatur gebracht wurde.It is particularly advantageous to choose a liquid for carrying out the method according to the invention whose heat transfer coefficient is between 500 and 2,000 kilocalories per m, hours and degrees Celsius (° C) at a surface temperature of the bar steel of about 400 ° C aqueous solution can be used which contains 1 % to 10 % sodium tetraborate and has been brought to its boiling point temperature.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist es infolge weiterer Eigenschaften der verwendeten Substanzen besonders wirtschaftlich und bewirkt eine große Arbeitserleichterung bei der Behandlung der Betonarmierungseisen, als Substanzen, die in dem wässrigen Medium in Lösung gehen, Substanzen zu nehmen, die mindestens teilweise oderflächenaktiv sind. Diese oberflächenaktiven Substanzen können natürliche oder synthetische (künstlich erzeugte) Substanzen sein.According to a further advantageous feature of the invention, it is due to further properties of the substances used particularly economical and makes work much easier when treating the concrete reinforcement iron, as Substances that go into solution in the aqueous medium to take substances that are at least partially or surface-active are. These surface-active substances can be natural or synthetic (artificially produced) substances.
Werden derartige oberflächenaktive Substanzen verwendet, so wird vorteilhafterweise das wässrige Medium ebenfalls auf Sidepunkttemperatur gebracht.If such surface-active substances are used, the aqueous medium is also advantageously used Bred sidepoint temperature.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können diese oberflächenaktiven Substanzen Palmitate, Stearate oder Oleate von Natrium oder Kalium sein.According to a further feature of the invention, these can be surface-active Substances be palmitates, stearates or oleates of sodium or potassium.
Gemäß der Erfindung stellt es eine vorteilhafte Weiterbildung der zuletzt genannten Verfahrensweise dar, wenn Detergentien vom Typ Natrium-Alkyl-SuIfonat verwendet werden.According to the invention, it represents an advantageous development of the last-mentioned procedure when detergents of the sodium alkyl sulfonate type can be used.
Erfindungsgemäß kann auch eine Mischung verschiedener derartiger oberflächenaktiver Substanzen verwendet werden.According to the invention, a mixture of different such surface-active substances can also be used.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise der Verwendung oberflächenaktiver Substanzen bringt den Vorteil mit sich, daß nach der Behandlung der Stahlstangen mit dem wässrigen Medium kein Spülen mehr erforderlich ist, da dieses Medium nur oberflächenaktive Substanzen in Lösung enthält; dadurch ergibt sich bezüglich der Investitions- und Arbeitskosten eine bedeutende Wirtschaftlichkeit. Außerdem sind die benötigten Mengen dieser Substanzen klein - sie bewegen sich im allgemeinen in der Größenordnung von einem Tausendstel des Volumens - und die Kosten für diese Substanzen sind verhältnismäßig niedrig. Schließlich schlägt bei dieser erfindungsgemäßen Verfahrensweise noch zu Buche, daß die beim Abkühlen der Stangenstähle durch die Flüssigkeit auftretenden Verhältnisse und Bedingungen, insbesondere die Wärmeableitung, sich auch im Falle von Änderungen des Gehaltes des Mediums an oberflächenaktiven Substanzen, selbst wenn diese beträchtlich sind (beispielsweise wenn die Menge der in dem wässrigen Medium vorhandenen Substanzen von 2- oder J Tausendstel auf 1 Volumenprozent ansteigen), sich nur unmerklich ändern.The inventive method of using surface-active Substances have the advantage that after the treatment of the steel bars with the aqueous medium there is no rinsing more is required as this medium contains only surfactants in solution; this results in terms of Investment and labor costs a significant profitability. Also, the required amounts of these substances are small - they're generally on the order of a thousandth of the volume - and the cost of these Substances are relatively low. Finally, it should be noted in this procedure according to the invention that the proportions and conditions that occur when the steel bars are cooled by the liquid, in particular the Heat dissipation, even if there are changes in the surface-active substance content of the medium these are considerable (for example if the amount of the substances present in the aqueous medium is 2 or 1 thousandths increase to 1 percent by volume), change only imperceptibly.
Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als oberflächenaktive Substanz eineParticularly good results are achieved if after another Feature of the invention as a surface-active substance
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nichtionogene oberflächenaktive Substanz verwendet wird, die durch Kondensation eines Äthylenoxydes mit Alkylphenolen erhalten wird.nonionic surfactant is used, the is obtained by condensation of an ethylene oxide with alkylphenols.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann einfach und vorteilhaft in folgender Weise durchgeführt werden :The method according to the invention can be carried out simply and advantageously in the following way:
Am Ausgang des Pertiggerüstes werden in entsprechenden Abstän-' den in einer Reihe Wasserkühlrampen angeordnet. Der das Walzwerk verlassende Betonarmierungs-Stangenstahl passiert nacheinander jede dieser Rampen, wo er einer ersten Abkühlungsbehandlung zwei aufeinanderfolgenden Kühlrampen in freier Atmosphäre einen Zwischenraum geeigneter Länge.At the exit of the ready-made stand, in appropriate intervals, arranged in a row of water cooling ramps. The concrete reinforcement bars leaving the rolling mill pass one after the other each of these ramps, where it undergoes a first cooling treatment, two successive cooling ramps in a free atmosphere a gap of suitable length.
Die Abmessungen und Anordnung dieser ersten Kühleinrichtung hängt von mehreren Paktoren ab, insbesondere von der Stahl-Zusammensetzung, dem Stahlstangendurchmesser, der Geschwindigkeit, mit der die Stangen die Walzstraße verlassen, der Leistungsfähigkeit der Kühlrampen, den gewünschten mechanischen Eigenschaften sowie der Einrichtung für die Durchführung der zweiten Abkühlbehandlung .The dimensions and arrangement of this first cooling device depends on several factors, in particular on the steel composition, the steel bar diameter, the speed at which the bars leave the rolling train, the performance the cooling ramps, the desired mechanical properties and the equipment for carrying out the second cooling treatment .
Nach einer Zwischenphase des Temperaturausgleiches (der Homogenisierung der Temperaturen), während welcher der Armierungsstahl über einen wLuftkühlern läuft, wird die betreffende Stahlstange einer zweiten Abkühlung unterworfen, die vorzugsweise durch Eintauchen derselben in eine Wanne durchgeführt wird, die ein Wasserbad enthält, das entsprechend den oben definierten Bedingungen angesetzt ist (beispielsweise eine wässrige Lösung von 2 % Natrium-Wasserglas, die auf ihre Siedepunktstemperatur gebracht wurde).After an intermediate stage of the temperature compensation (the homogenization of the temperatures) during which the reinforcing steel is running n a w air cooler, the steel rod to a second cooling in question is subjected, preferably by immersing it is carried out in a tank containing a water bath according to the conditions defined above are set (for example an aqueous solution of 2 % sodium water glass that has been brought to its boiling point temperature).
Gegebenenfalls kann die Einrichtung mit Vorrichtungen versehen werden, die eine Wasserzufuhr zu der das Bad enthaltenden WanneIf necessary, the device can be provided with devices that provide a water supply to the tub containing the bath
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entsprechend der auftretenden Verdampfung desselben ermöglicht, wobei diese Wasserzufuhr mittels eines automatisch arbeitenden Systemes zur Peststellung von Temperaturerhöhungen der Lösung bzw. der Suspension geregelt werden kann.according to the evaporation that occurs, this water supply by means of an automatically operating System for the Peststellung of temperature increases of the solution or the suspension can be regulated.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird hierbei die Badflüssigkeit auf den Stangenstahl aufgespritzt. Dieses Aufspritzen der Badflüssigkeit auf den Stangenstahl kann nach Belieben erfolgen mittels eines oder mehrerer Strahlen, die konzentriert oder geteilt sein können, wobei in jedem dieser Fälle die Strahleinrichtung im Hinblick auf eine gleichmässige Abkühlung des Erzeugnisses untereinander verschieden sein kann.According to a further advantageous embodiment of the invention the bath liquid is sprayed onto the steel bar. This spraying of the bath liquid on the Bar steel can be made at will by means of one or more beams, which can be concentrated or divided, in each of these cases, the jet device with a view to uniform cooling of the product among each other can be different.
Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung muß verschiedene generelle Kriterien (Bedingungen) erfüllen, insbesondere :The cooling device according to the invention must meet various general criteria (conditions), in particular:
- Martensit-Härtung - bei den Stahlstangen muß vermieden werden, was die Länge der Kühlrampen und die Größe der Zwischenräume zwischen den Kühlrampen sowie die Badtemperatur beeinflußt :- Martensite hardening - with the steel bars must be avoided, which is the length of the cooling ramps and the size of the gaps between the cooling ramps and the bath temperature influences:
- Zwischen Haut und Kern soll ein möglichst kleiner Temperaturgradient auftreten :- The smallest possible temperature gradient should be between the skin and the core appear :
- Es muß für eine mittlere Abkühlungsgeschwindigkeit des Betonarmierungsstahles gesorgt werden, die unter Umsttiden größer ist als die kritische Geschwindigkeit für die Bainit-Härtung bei der zur Verwendung kommenden Stahlsorte (Stahlklasse), in jedem Fall muß sie aber kleiner sein als die zur Martensitbildung führende Härte (Abschreckgeschwindigkeit :- It must be used for a medium cooling rate of the concrete reinforcement steel must be taken care of, which may be greater than the critical speed for bainite hardening for the type of steel (steel class) to be used, but in any case it must be smaller than that used for martensite formation leading hardness (quenching speed:
- Die Abkühlgeschwindigkeit des Betonarmierungsstahles muß dann herabgesetzt werden, wenn dieser das Bad, in dem die zweite Abkühlphase durchgeführt wurde,verlassen hat, damit die Umwandlung des Stahles die längste mögliehe Zeitdauer den gewünschten Charakter beibehält.- The cooling speed of the concrete reinforcement steel must then be reduced if this is the bath in which the second Cooling phase has been carried out, has left to allow the conversion of the steel retains the desired character for the longest possible period of time.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist zahlreiche Vorteile auf, von denen hier folgende aufgeführt werden : Die Möglichkeit, für ein und dieselbe Stahlqualität (Stahlklasse) eine großeThe method according to the invention has numerous advantages, of which the following are listed: The possibility of for one and the same steel quality (steel class) a large one
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Reihe unterschiedlicher Festigkeiten zu erhalten, und zwar durch einfache Änderung der Temperatur des Wasserbades, eine bessere Homogenität der Metallstruktur- sowie gegebenenfalls eine Peinstruktur, welche die Dauerfestigkeit erhöht.To obtain a range of different strengths, simply by changing the temperature of the water bath, one better homogeneity of the metal structure and possibly a pain structure, which increases the fatigue strength.
Alle diese Vorteile können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren' erreicht werden, ahne, daß praktisch die Fabrikationskosten erhöht werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nur geringfügige Erweiterungen der Einrichtung am Ausgang der Walzstraße erforderlich. All of these advantages can be achieved in the method according to the invention, without the fact that the manufacturing costs are practically increased. To carry out the method according to the invention, only minor expansions of the device at the exit of the rolling train are required.
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