DE2439784A1 - Verfahren zur herstellung von geripptem betonstahl, insbesondere fuer bewehrungsmatten und nach diesem verfahren hergestellter betonstahl - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von geripptem Betonstahl, insbesondere für Bewehrungsmatten, und nach diesem Verfahren hergestellter Betonstahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gerip3tem Betonstahl, insbesondere für Bewehrungsmatten, die durch kreuzweises Verschweißen von Quer- und Längsstäben aus warmgewalztem, warmprofiliertem und geri¢htetem Betonstahl gefertigt werden, und einen nach diesem Verfahren hergestellten Betonstahl.
• Betonbewehrungsmatten finden eine ständig steigende Anwendung im Bauwesen. Für ihre Herstellung werden vorteilhafterweise Stahlstäbe mit über 50 kp/mm2 Streokgrenze verwendet.
• Es ist bekannte diese Stahlstäbe durch mehrere Verfahrensschritte für den vorgesehenen Verwendungszweck geeignet zu machen, bevor sie durch Widerstandspunktschweißen zu Matten verarbeitet werden.
• Es wurde bereits vorgeschlagen, durch Kaltziehen, Kaltwalzen, Kaltrecken, Kalttordieren und/oder kaltprofillieren und Anlassen von vorher warmgewalzten Stäben geeignete Stahlstäbe zu erzeugen, In manchen Fällen wird auch ein Anlassen der aus solchen Stäben hergestellten Bewehrungsmatten vorteilhaft angewendete wenn z.B, die SprödbruchanSälligkeit abgebaut werden soll.
• Um die hohen Gestehungskosten beim Kaltverfestigen, Kaltprofilieren und Anlassen derartiger Stäbe zu vermeiden, sieht ein anderer Vorschlag vor, die Stäbe nach dem Warmwalzen einer gefügeverbessernden Vergütung zu unterwerfen und mit einer profilierten Außenform zu versehen, dadurch die Stäbe ohne die aufwendige Kaltverfestigung und Ealtprofilierung hergestellt werden können.
• Hierbei ist es üblich, die Stäbe aus der Walzhitze mit einer mittleren Abkühlungsgeschwindigkeit, zur Vermeidung von martensitischem Gefüge, in mehreren Stufen abzukühlen, wobei die. Stäbe eine bainitische Umw«dlung über dem gesamten Querschnitt erfahren und eine gleichmäßige Härteverteilung über dem Querschnitt erzielt wird.
• Nun werden für Betonbewehrungsmatten vorteilhaft Stäbe dünnen Durchmesser, z.B. von 6 oder 8 mm verwendet, Das Warmewalzwerk liefert ein solches Material in aufgewickelten Bunden (Coils).
• Bevor die Stäbe in Mattenschweißautomaten zu Matten verschweißt werden können, muß dieses Ringmaterial getrennt und durch Richten in eine langgestrecke gerade Stabform gebracht werden.
• s ist bekannt bei umprofillierten Stäben mit glatter Oberfläche das Richten es Ringmaterials und das Schweißen in einem kontinuierlichen Arbeitsgang durchzuführen, indem vor dem Schweißautomaten die Richtmaschine angeordnet ist.
• Die warmeprofilierten Stäbe nach der obenbeschriebenen Art können auf diese maschinelle Weise nicht gerichtet werden, da die auf der Staboberfläche befindlichen erhabenen Rippen von den rotierenden Richtflügeln der Maschine zerstört werden. Dadurch wird die für den Verbund mit dem Beton wichtige Kenngröße der "bezogenen rippenfläche" stark verringert und der wirtschaftliche Vorteil der Warmprofilierung weitgehend zunichte gemacht. Daher werden diese Stäbe in einem gesonderten Verfahrensschritt durch einen aufwendigen diskontinuierlichen Reckvorgang gerichtet.
• Die gleichen Schwierigkeiten treten auf, wenn Bewehrungsmatten aus bereits vorgeschlagenen Stäben, die durch entsprechende Legierungszusätze die erforderlichen Eigenschaften nach dem Warmwalzen erfahren und ebenfalls warmprofiliert werden, hergestellt werden sollen.
• Durch die Erfindung wird bezweckt, den Prozeß der Bewehrungsmattenherstellung zu vereinfachen und damit kostengünstiger zu gestalten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Betonstahistäbe mit einer erhöhten Härte der Rippen zu entwickeln, um beim kontinuierlichen Richten eine Beschädigung der Rippen zu vermeiden.
• Erfindungsgemäß wird die gestellte rufgabe dadurch gelöst, daß der Betonstahl nach dem Warmwalzen und -profilieren aus der talzhitze mJt einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 10000C/s mit Druckwasser in einer Stufe, in seiner Randzone auf 100 bis 3000C abgekühlt, anschließend in an sich bekannter Weise zu Bunden gehaspelt und an der Luft auf Raumtemperatur abgekühlt wird, derart, daß im Betonstahl eine hochfeste mit martensitischem Gefüge und ein zäher Kern mit Ferrit-Perlit-Gefüge gebildet wird.
• Die Randhärte der erfindungsgemäß hergestellten Stäbe entspricht der 1,2- bis 2,2fachen Kernhärte, bevorzugt der 1,4- bis 1,7fachen, das Gefüge in der Randschicht ist hoch angelassener Martensit, im Kern vorwiegend Ferrit-Perlit- Es hat sich nun gezeigt, daß die aus dem erfindungsgemäß hergestellten Stäben erzeugten Betonbewehrungsmatten durch die Kombination der genannten Gefüge hervorragende Eigenschaften besitzen.
• Die erfindungsgemäße Art der Abkühlung der Stäbe aus der Walzhitze bringt es mit sich, daß die martensitische Randschicht einen doppelten Selbstanlaßeffekt erfährt, der erstens durch den Auf Grund der chemischen Zusammensetzung bei hoher Temperatur gebildeten selbstangelassenen Martensit im klassischen Sinne, und zweitens durch die starke Widererwärmung der Randschicht auf Grund des hohen Temperaturgefälles zwischen Kern und Rand hervorgerufen wird. Ebenfalls kann die sehr feinkörnige Ausbildung des Ferrit-Perlit-Gefüges im Kern der Stäbe, dessen Korngröße sich wegen ihrer Feinheit den entsprechenden UGL-Eennzahlen nicht zuordnen läßt, auf die erfindungsgemäße Art der Abkühlung zurückgeführt und zur Erklärung der ausgezeichneten Eigenschaften herangezogen werden.
• Die Stäbe wurden kontinuierlich auf Drahtrichtmaschinen und Schweißautomaten gerichtet und widerstandspunktgeschweißt.
• Das warmgewalzte Rippenprofil wurde infolge seiner erhöhten Härte durch die Richtflügel der Richtmaschine nicht verändert, so daß gerichtete einbetonierte Stäbe ausgezeichnete Verbundwerte ergaben. Die hohe Zugfestigkeit und Elastizitätsgrenze der Stäbe bleiben nach dem Widerstandspunktschweißen erhalten.
• Die Bruchdehnung lag höher als bei den konventionell hergestellten Stäben. Die aus den Matten entnommenen Biegeproben erfüllten die geforderten Abnahmebedingungent Die Stäbe zeigten eine universelle Schweißeignung und wiesen auch nach extremen Schweißbedingungen, z.B. beim Lichtbogenhandschweißen, ohne Zusatzbehandlung, im wesentlichen die gleichen Eigenschaften auf wie vor dem Schweißen.
• Die Dauerfestigkeit der Stäbe lag unerwartet hoch. Eine besondere Auswirkung der Erfindung ist die Senkung der Gestehungskosten bei der Bewehrungsmattenherstellung. Durch eine geringfügige Änderung an der Walzstraße in Form einer einstufigen Abkühlzone mit hoher Abschreckintensität werden Stäbe mit einer heLvorragenden Kombination von Eigenschaften mit niedrigeren Gestehungskosten als bei herkömmlichen Methoden erzielt. Diese Stäbe lassen sich Im Gegensatz zur herkömmlichen Methode auf bekannten Maschinen in einem kontinuierlichen Prozeß richten und schweißen, wodurch der Gestehungspreis der Bewehrungsmatten weiter verringert wird.
• Die Erfindung soll im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Zum Vergleich der erhaltenen Versuchsergebnisse kann auf die einschlägigen Normen der verschiedenen Länder verwiesen werden, z.B. auf die DIN 488 vom April 1972, wo die Qualitätsanforderungen festgelegt sind.
• Es wurden erfindungsgemäß Stäbe mit einer Fertigabmessung von 8 mm Durchmesser gewalzt. Die Endwalztemperatur betrug dabei 1050°C. Im letzten Walzstich wurden die Stäbe war,eprofiliert.
• Die Stäbe durchlief en eine Kühlzone von 1,2 m Länge, wobei sie mit Wasser abgekühlt wurden. Die Staboberfläche kühlte auf 2200C ab und erreichte beim Aufhaspeln infolge der Selbstanlaßwirkung durch den erwärmten Stabkern 630°C, Danach kühlten die Coils an der Luft ab. Die Coils wurden kontinuierlich in Drahtrichtmaschinen gerichtet und auf Schweißautomaten zu Bewehrungsmatten verschweißt.
• Zur tYberprüfung der Qualität wurden Stababschnitte vor dem Richten und aus der geschweißten Bewehrungsmatte entnommen und den geforderten Tests unterzogen.
• In Fig. 1 ist eine vergrößerte Aufnahme des Querschnittes eines Stabes zu sehen. Im unteren Teil von Fig. 1 ist der Härteverlauf über den Querschnitt dargestellt. Die harte, hochangelassene, martensitische Randschicht 1 hebt sich infolge der Gefüge sichtbarmachung durch Ätzen vom ferritischperlitischen Kern 2 deutlich ab.
• Eine Vielzahl von Messungen ergab, deß sich infolge dieser harten Randschicht 1 die Stabdurchmesser über die warmprofilierten Rippen gemessen durch das Richten auf der Drahtrichtmaschine um weniger als 1/10 mm verringerten. Dadurch kann nach dem Richten eine "bezogene Rippenfläche" von über o,o60 gewährleistet werden, wodurch ein sehr guter Verbund mit dem Beton erreicht wird.
• Die im Zugversuch ermittelten Mittelwerte der mechanischen Eigenschaften einiger Stäbe waren folgende: Behandlungs- Streck- Zug- Dehnung q ) zustand grenze festigkeit (kp/cm²) (kp/cm²) (%) Vor dem Richten 59,3 69,5 29,7 Nach dem Richten 60,7 70,o 28,8 Nach dem Richten und Widerstandspunktschweißen 60,5 69,9 29,0 Die Stäbe wurden härtesten Schweiß-, Alterungs- und Verformungsbedingungen unterzogen. Dabei konnte eine Schweiß eignung nicht nur für das Widerstandspunktschweißen und Widerstandsstumpfschweißen, sondern auch für das Elektrohand- und Schutzgas-CO2-Schweißen nachgewissen werden. Die Stäbe neigten weder im gealterten noch geschweißten (angeschmolzenen) Zustand zur Alterungsversprödung. Die Verformungsprüfungen waren weit schärfer gewählt worden als nach den entsprechenden Normen notwendig.
• Faltversuche mit einem Biegedorndurchmesser von 3 d wurden nicht nur von unbehandelten Stäben ohne Anriß ertragen, sonder auch nach Vorbiegen auf 500,einstündiger Alterung bei 2509C und Nachbiegen auf 1500.
• Selbst ein Anschmelzen, Vorbiegen, Altern und Nachbiegen ergab bei Lage des Anschmelzpunktes in der maximalen Biegezone Biegewinkel von 1500 ohne Bruch der Stäbe.
• Ähnlich gute Ergebnisse wurden beim Rückbiegeversuch unter den genannten verschärften Bedingungen, die sonst nicht üblich sind, erbracht, sowie bei einem Biegetest -nach der obenbeschriebenen Art, bei dem die Stäbe vor dem Biegen 5 % vorgereckt wurden.
• ueber das geforderte Maß hinausgehende Schlaghbgeversuche ergaben höhere Schlagbiegezähigkeitswerte als für vergleichbare andere Stäbe.

Claims (3)

Patent-Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von geripptem Betonstahl, insbesondere für Bewehrungsmatten, die durch kreuzweises Verschweißen von Quer- und Langsstäben aus warmgewalztem, warnprofiliertem und gerichtetem Betonstahl gefertigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonstahl nach dem Warmwalzen und -profilieren aus der Walzhitze mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 10000C/s mit Druckwasser in einer Stufe in seiner Randzone auf 100 bis 3000C abgekühlt, anschließend in an sich bekannter Weise zu Bunden gehaspelt und an der Luft auf Raumtemperatur abgekühlt wird, derart, daß im Betonstahl eine hochfeste Randzone mit martensitischem Gefüge und ein zäher Kern mit einem Ferrit-Perlit-etüge gebildet wird.

2. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellter Betonstahl, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Härte der Randschicht der 1,2- bis 2,2fache, vorzugsweise das 1,4- bis 1,7fache, der Härte des Kerns beträgt.

3. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellter Betonstahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonstahl eine hochfeste Randzone mit martensitischem Gefüge und einem zähen Kern mit einem Ferrit-Perlit-Gefüge aufweist.