DE2218131A1

DE2218131A1 - Verfahren zur Herstellung von Profil stäben fur Beton Bewehrungsmatten und nach diesem Verfahren hergestellter Profilstab

Info

Publication number: DE2218131A1
Application number: DE19722218131
Authority: DE
Inventors: Pieter Gijsbrecht Utrecht Boting (Niederlande)
Original assignee: KONINKLIJKE HOOGOVENS EN STAAL
Current assignee: KONINKLIJKE HOOGOVENS EN STAAL
Priority date: 1971-04-14
Filing date: 1972-04-14
Publication date: 1972-10-26
Also published as: BE782136A; FR2133767A1; GB1351423A; FR2133767B1; NL7104985A; NL168000B; NL168000C; DE2218131C2

Description

Patentanwalt Patentanwälte

Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

D-757 Baden-Baden Balg Dip I.-Ing. Ralf M. Kern

Dr. rer. nat. Lothar Feiler

Telegr.-Adr.:Elllptold Baden-Baden D-8 ΜϋΠαίθΠ 90

Eduard-Schmld-Str. 2 -j Tel.: (0811) 663197

Talegr.-Adr.i Ellipsoid MOnciien

Koninkli 3ke Nederlandsehe . ^ΤβΙβχ: ^

Hoogovens en Staalfabrieken N.V.

Ijmuiden, Niederlande

*14 APH. 1977

Verfahren zur Herstellung von Profilstäben für Beton-Bewehrungsmatten und nach diesem Verfahren hergestellter Profilstab

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profilstäben insbesondere zur Verwendung bei Beton-Bewehrungsmatten aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, weloher warm in Stabform ausgewalzt wird und außerdem einer gefügeverbessernden Vergütung unterzogen sowie mit einer profilierten Außenform versehen wird. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird ein Stab mit kreisförmigem bzw. rundem Querschnitt durch Warmwalzen hergestellt, worauf das Material dann durch Endbearbeitung des Stabs in einem Kaltwalzvorgang verfestigt wird, bei welchem der Stab ein Profil mit dreieckigem Querschnitt erhält, dessen Seitenflächen Teile von Kreisen sind. Hierauf wird der kalte Stab mit Hilfe von Fortnwalzen in einem Profilwalzwerk profiliert.

Es ist auch bereits ein anderes Verfahren bekannt, bei welchem der warmgewalzte Rundstab einmal oder mehrmals durch einen Ziehstein gezogen wird, woraus sioh eine Quersohnittsreduzierung und eine Verfestigung des Materials

2098AA/08A3 " ² "

221813

ergibt. Hierbei wird das Profil dieses kaltverformten Stabs dann mittels Formwalzen eines Profilwalzwerks ausgebildet. Durch die Kaltverformungsbehandlung kann die Streckgrenze eines Stahls niedrigen Kohlenstoffgehalte auf mindestens 48 kg/mm erhöht werden. Durch die Profilierung des Stabs wird ein besseres Anhaften des ihn umgebenden Betons erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Vereinfachung dieser Verfahren und die Erzielung einer Profilverbesserung der Stäbe. Die Kombination eines Warmwalζvorgangs, eines KaltwalζVorgangs und eines Kaltprofiliervorgangs stellt nämlich eine aufwendige Verfahrensweise dar. Außerdem hat es sich herausgestellt, daß durch das Kaltprofilieren eines kaltgewalzten Werkstoffs kein ausreichend exaktes und genaues Profil erzielt werden kann bzw. daß sich ein solches genaues Profil nur mit sehr großen Schwierigkeiten gewährleisten läßt. Die Genauigkeit der Profilform ist jedoch wichtig, um eine gute Haftung zwischen den Stahlstäben und dem Beton zu erzielen. Derzeit besteht eine Tendenz zur Verwendung von Stählen höherer Güte und größerer Festigkeit bei Betonkonstruktionen) dies wird durch Verwendung von Stählen mit höherer Grundhärte oder durch Anwendung spezieller Verformungsverfahren für die gewalzten, aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt bestehenden Stäbe erreicht. Diesbezüglich wird auf das übliche Verdrillen bzw. Verwinden von Stahlstäben für Betonbewehrungen verwiesen.

Es hat sich nun gezeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Profilstab aus einfachen Stahlsorten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt werden kann, der eine hohe Streckgrenze, hohe Zugfestigkeit und hohe Bruchdehnung besitzt. Hierbei wird auch ein Werkstoff erhalten,

·· 3 — 2098ΛΛ/0843

INSPECTBD

der sich außerdem leicht schweißen läßt. In diesem Zusammenhang ist zu "bemerken, daß sich die Profilstäbe zu Bewehrungsmatten für Beton und dgl. vereinigen lassen sollen, so daß an die Stäbe hohe Anforderungen bezüglich der Schweißbarkeit gestellt werden, um sie an ihren Berührungszonen verschweißen zu können.

Die genannte Aufgabe wird bei einem Verfahren eingangs umrissener Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stab während des Warmwalzens auf seinen Enddurohmesser oder auf vergleichbare Querschnittmaße gewalzt und mit einer Profilform versehen wird und daß er anschließend durch Flüssigkühlung in mindestens drei Stufen abgekühlt wird, die sich mit Perioden abwechseln, in denen sieh die Temperatur im Stab ausgleichen kann, worauf der Stab schließlich je nach der gewählten Stahlsorte mit einer Temperatur von 530 - 700⁰C aufgewickelt bzw. gehaspelt wird. Gute Ergebnisse werden "bereits bei Verwendung eines vorzugsweise halbberuhigten Stahls mit 0,1 β - 0,22$ C, 0,30 - 0,60$ Mn, Rest Eisen und normale Verunreinigungen, erzielt, der bei einer Fertigwalztemperatur von etwa 95O⁰O gewalzt wird.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ausgehend von einer einfachen Stahlsorte und je nach den jeweiligen Abmessungen - ein Betonbewehrungsstab mit einer 0,2-Dehngrenze von mehr als 70 kg/mm und einer Zugfestigkeit beim Bruch von mehr als 100 kg/mm erzielt werden. Die Bruchdehnung beträgt dabei nicht weniger als 16 - 20$. Die spezielle Kühlungsart bewirkt, daß der Stab ein feines Korngefüge erhält, das Ferrit, Feinperlit und Bainit enthält. Von größter Bedeutung ist die Tatsache, daß infolge der Warmprofilgebung eine sehr gute und genau profilierte Form erhalten wird, so daß eine bessere Haftung am Beton : gewährleistet werden kann. Von erstrangiger Bedeutung ist

209844/0843 - 4 -

jedoch die Tatsache, daß die gesamte Fertigung der Stäbe im Verlauf einer einigen Warmwalzbehandlung erfolgen kann, so daß getrennte Kaltwalz- und Kaltprofiliervorgänge überflüssig sind. Gute Ergebnisse wurden bei vierstufigem Abkühlen realisiert.

Es ist wichtig, daß der Stab jedesmal zwischenzeitlich an seiner Außenfläche abgeschreckt wird, worauf man die Temperatur sich dann wieder durch den gesamten Stab hindurch ausgleichen läßt. Es hat sich gezeigt, daß dies bei Stäben der üblichen Abmessungen erfindungsgemäß dadurch geschehen kann, daß während Zeitspannen von 0,05 - 0,06 Sekunden Wasser auf den Stab gesprüht wird, wobei die zwischenzeitlichen Intervalle für den Temperaturausgleich ebenfalls 0,05 - 0,06 Sekunden betragen. Vor dem Aufwickeln des Stabs nach dem letzten Kühlen mittels Wassers wird er vorzugsweise zuerst etwa 0,5 bis 3 Sekunden lang durch einen Luftspalt geführt.

Es hat sich herausgestellt, daß es zur Erzielung guter mechanischer Eigenschaften nicht nur wichtig ist, die Aufwickel- bzw. Haspeltemperatur auf den richtigen Wert einzustellen, sondern auch diese Temperatur genauestens aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grund wird es erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt, die Menge der auf den Stab aufgesprühten Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der am Coil gemessenen Stabtemperatur zu regeln.

Wie erwähnt, ist es auf diese Weise möglich, ausgehend von einer einfachen Stahlsorte einen Profilstab mit sehr genauem Profil und mit vorteilhaften Eigenschaften bezüglich Festigkeit und Bruohdehnung herzustellen, der darüber hinaus sehr gut schweißbar ist. Infolgedessen bezieht sich die Erfindung auch auf die nach dem offenbarten Verfahren hergestellten Profilstäbe sowie auf die aus ihnen

209844/0843 - 5 -

gefertigten Produkte, wie z.B. die durch Verschweißen solcher Stäbe hergestellten Bewehrungsmatten für Beton.

Ersichtlicherweise können gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Erfindung auf alle für Betonbewehrungsstahl bekannten Profile angewandt wird. Insbesondere hat es sich jedoch gezeigt, daß sich sehr gute Ergebnisse bei Verwendung eines an sich bekannten Profils erzielen lassen, das eine Kombination aus sowohl längs als auch wendelförmig verlaufenden Verformungen aufweist.

Beispiel

Als Beispiel für die Eealisierung der Erfindung wurde eine Stahlsorte folgender Zusammensetzung verwendet: 0,20$ 0; 0,40$ Mn; lest Eisen und übliche Verunreinigungen«

Duroh Warmwalzen wurde aus diesem Stahl ein Stab, d.h. ein Draht von kreisförmigem Querschnitt mit einem Durchmesser von 8 mm hergestellt, der beim Walzen bei einer Temperatur von 95O⁰O fertiggewalzt wurde und welcher bei der abschließenden Walzbehandlung durch zwei Profilwalzen geführt wurde, welche im Stab ein an sich bekanntes Profil ausbildeten, bestehend aus zwei diametral gegenüberliegenden, längs und wendelförmig verlaufenden Verformungen, wie z.B. Hippen, wobei sich die wendeiförmigen Verformungen unter einem Winkel von etwa 45° zu den Längsverformungen erstreckten und kurz vor diesen endeten.

Der derart profilierte Stab bzw. Draht verläßt die Profilwalzen mit einer Geschwindigkeit von 18 m/s und durchläuft anschließend vier Kühlzonen, in denen Kühlwasser auf den Stab gesprüht wird. Jede dieser Kühlzoiien besitzt eine Länge von 1 m, während die Zwischenräume zwischen den aufeinanderfolgenden Kühlzonen ebenfalls 1 m lang sind.

209844/0843

Nach dem Verlassen der litzten Sprühzone läuft der Stab durch eine luftkühlzone mit einer Länge von Hm, worauf er dann mit einer Temperatur von 625⁰C aufgewickelt bzw. gehaspelt wird. Die auf den Stab bzw. Draht aufgesprühte · Wassermenge ist in allen vier Kühlzonen gleich groß und wird dufch die gewünschte Kühl temperatur am Coil bestimmt. Wenn das so hergestellte Produkt zur Herstellung einer verschweißten Beton-Bewehrungsmatte verwendet wird, wird es abgespult und dann zunächst auf an sich bekannte Weise durch Strecken geradegezogen, worauf es in die gewünschte Länge geschnitten wird/die einzelnen Stäbe miteinander verschweißt werden.

Das nach diesem Beispiel erhaltene Stabmaterial besitzt ein feines und regelmäßiges, gleichförmiges Korngefüge. Bei der Verwendung dieser Stäbe zur Herstellung von Bewehrungsmätten hat es sich gezeigt, daß die von solchen Matten zu fordernden Eigenschaften ohne weiteres gewährleistet werden konnten und sich diese Anforderungen sogar übertreffen ließen. Diese Qualitätsanforderungen finden sich in verschiedenen Normvorschriften zahlreicher Länder, beispielsweise in der niederländischen Norm NEN 6008, welche an ein einer solchen Beton-Bewehrungsmatte entnommenes Stabstück folgende Mindestanforderungen stellt:

Ro,2 über 48 kg/mm (Elastizitätsgrenze) R_m über 58 kg/mm² (Zugfestigkeit)

AD j. über 10$(Bruchdehnung).

Untersucht man das Material unter dem Mikroskop, so zeigt es sich, daß es hauptsächlich aus Ferrit und einem Gemisch aus Peinperlit und Bainit besteht. Die Profilform war äußerst sauber, vollkommen und gleichmäßig, so daß auch die Haftung an Beton sehr gut war. Die Stäbe ließen sich leicht schweißen und lieferten gute Schweißverbindungen.

209844/0843 - 7 -

Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stäben werden Werte von 75 kg/mm für die obere Streckgrenze und von 110 kg/mm für die Zugfestigkeit in Verbindung mit einer Bruchdehnung von bis zu 18$ eraielbar angesehen.

8 -

209844/0843

Claims

Pat entansprüche

Verfahren zur Herstellung von Profilstäben, insbesondere zur Verwendung bei Beton-Bewehrungsmatten aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, weleher war in Stabform ausgewalzt wird und außerdem einer gefügeverbessernden Vergütung unterzogen sowie mit einer profilierten Außenform versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab während des Warmwalzens auf seinen Enddurchmesser oder auf vergleichbare Querschnittsmaße gewalzt und mit einer Profilform versehen wird und daß er anschließend durch Flüssigkühlung in mindestens drei Stufen abgekühlt wird, die sich mit Perioden abwechseln, in denen sich die Temperatur im Stab ausgleichen kann, worauf der Stab schließlich je nach der gewählten Stahlsorte mit einer Temperatur von 530 - 700°0 aufgewickelt bzw. gehaspelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial ein vorzugsweise halbberuhigter Stahl mit 0,16 - 0,22 ^ C und 0,30 - 0,60 # Mn, lest Eisen und übliche Verunreinigungen, verwendet wird, der bei etwa 95O⁰C fertiggewalzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder. 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen in vier Kühlstufen vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den warmgewalzten Stab während Zeitspannen von je 0,05 - 0,06 Sekunden Wasser gesprüht wird, wobei die zwischenzeitlichen Intervalle für den Temperaturausgleich ebenfalls 0,05 - 0,06 Sekunden betragen.

- 9 209844/0843
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Wasser abgekühlte Stab während einer Zeitspanne von 0,5 bis 3 Sekunden duroh einen Luftspalt geführt wird, bevor er mit einer Temperatur von 550 - 60O⁰O aufgespult bzw. gehaspelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Abkühlen benutzte Wassermenge in Abhängigkeit von der am Coil gemessenen Drahttemperatur geregelt wird.
7. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Profilstabs für Beton-Bewehrungsmatten.
8. Nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellter Profilstab, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil in an sich bekannter Weise sowohl längs als auch wendelförmig verlaufende Verformungen aufweist.

209844/084