DK152691B - Fremgangsmaade ved fremstilling af armering til jernbeton - Google Patents

Description

DK 152691 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde ved økonomisk fremstilling af armeringsjern til beton, hvilke jern udmærker sig ved en høj elasticitetsgrænse og strækbarhed, samtidig med om ønsket en god svejsbarhed, idet fabrikationen 5 gennemføres ved en behandling i form af en hurtig nedkøling udført under eller umiddelbart efter udvalsningen.

Det er kendt, at man ved udvalsningen, hvis man vil løse de stillede problemer, må tage stilling til en række hindringer. For det første ligger ved udvalsningen i praksis hastig-10 heden og udgangstemperat viren for jernene fast og for øvrigt er der kun en begrænset plads til installation af eventuelle afkølingsapparater.

Der eksisterer allerede forskellige løsninger til at komme frem til et kompromis mellem de mekaniske egenskaber på 15 den ene side og fabrikationsprisen på den anden side.

En første løsning består i at fremstille armeringsjernene med en naturlig hårdhed, hvorved den ønskede elasticitetsgrænse opnås ved tilførsel af kulstof (f.eks. 0,35%) og mangan (f.eks. 1,3%), hvorved sådanne stålsorter frembyder en 20 acceptabel elasticitetsgrænse (=420 MPa), men forlængelsen og egnetheden ved bøjning er relativt ringe og svejsbarheden klart utilstrækkelig.

For at forbedre svejsbarheden er det nødvendigt at formindske indholdet af kulstof, hvilket medfører en nedsættelse 25 af elasticitetsgrænsen.

For at kompensere for denne nedsættelse af elasticitetsgrænsen eksisterer der to kendte midler.

Det første består i i jernet at inkorporere mikrolegeringer, såsom niobium eller vanadium. Denne teknik er imidler-30 tid kostbar på grund af legeringselementerne.

En anden måde til forøgelse af elasticitetsgrænsen for stålet er en kolddeformationsoperation, specielt ved torsion af armeringsjernet. Ud over de omkostninger, som en sådan operation ligeledes medfører, er gevinsten i forhøjelse af ela-35 sticitetsgrænsen sket på bekostning af forlængelsen.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse skal henføres til den teknik, der består i at påføre betonjernene 2

DK 152691 B

i varm tilstand under eller umiddelbart efter udvalsningen en hurtig afkøling, som er tidsbegrænset på en sådan måde, at der i stangens overfladelag dannes martensit eller bainit, idet denne hærdning er efterfulgt af en afkøling, under hvilken 5 kernen af stangen, dvs. den del, som ikke er underkastet den hurtige afkøling, transformeres til ferrit og kulstofforbindelser. Ved en forstandig begrænsning af den hurtige afkølings varighed er det endvidere muligt at bevare varmen i stangens midte og i denne del at frembringe en temperaturgradient, som 10 linder den .videre afkøling bevirker en anløbning af overfladelaget af martensit og bennit. En sådan skønsom begrænsning i varigheden af den hurtige nedkøling kan sikres ved at sigte mod.„en fastlagt temperatur i midten ved slutningen af den hurtige afkøling; i praksis kan man udføre en sådan operation ved 15 at observere overfladetemperaturen på stangen eller man konstaterer en genopvarmning, som har fundet sted på grund af kalorier, som kommer fra kernen.

En sådan fremgangsmåde betegnes almindeligvis som hærdning og selvanløbning og kan altså iværksættes i en bestemt 20 installation med kendte specifikationer til fremstilling af veldefinerede armeringsjern ud fra karakteristiske egenskaber som består i temperaturen i kernen ved afslutningen af den bratte afkølingsfase, idet det iøvrigt er nødvendigt at denne temperatur skal være omkring 850°C for at opnå en optimal kom-25 bination af høj elasticitetsgrænse og forlængelse på armeringsjernet.

Den praktiske gennemførelse af denne kombination medfører klart en fabrikation af armeringer med forbedret kvalitet, men for at opnå denne kondition må fagmanden selv vælge midler-30 ne for at opnå den tilsigtede temperatur.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse tager sigte på at præcisere for hver type produkt de parametre, som karakteriserer en anvendelse af den bratte afkøling takket være hvilken armeringsstålene opnår de planlagte egenskaber.

35 Man ved, at disse parametre på den ene side er intensiteten af den bratte afkøling, dvs. middeltætheden af varmestrømmen mellem 800°C og 600°C almindeligvis betegnet med φ og udtrykt i 2

DK 152691 B

3 MW/m og på den anden side varigheden af den bratte afkøling betegnet med t og udtrykt i sekunder.

Denne fremgangsmåde er især anvendelig ved fabrikation af armeringsstål med mekaniske egenskaber svarende til en kva-5 litetsnorm/ f.eks. en elasticitetsgrænse mellem 400 og 600 MPa og en forlængelse i det mindste lig med 14%.

Fremgangsmåden til fremstilling af armeringsjern i henhold til den foreliggende opfindelse, ved hvilken den bratte afkøling af jernene finder sted umiddelbart efter valsningen, 10 er i det væsentlige karakteriseret ved, at parametrene φ og t til regulering af den bratte afkøling samtidig overholder følgende formler: 0,45 d - 0,4 > < 0,82 d. + 0,6 logφ= - 0,964 . log d +2,098 15 i hvilke d repræsenterer diameteren af den behandlede stang udtrykt i mm.

Fremgangsmåden udøves ved at man først bestemmer den minimums varmestrømstæthed (φ), som vil fremkalde den nødvendige kølingsintensitet under hærdeprocessen afhængigt af stang-20 diameteren (d). Denne minimumsværdi fremkommer ved hjælp af den anden formel (log φ). På den anden side giver den første formel en nedre værdi og en øvre værdi for produktet (φ . t), hvilket fører til elasticitetsgrænser på henholdsvis 400 MPa og 600 MPa. Eftersom elasticitetsgrænsen varierer lineært mel-25 lem disse to værdier, kan den nødvendige værdi af produktet (φ · t) og dermed tiden (t) bestemmes ud fra den tilsigtede værdi af elasticitetsgrænsen. Anvendelsen af en bestemt køleintensitet gennem et bestemt tidsrum, hvor køleintensiteten og tidsrummet bestemmes som anført ovenfor, fører til frem-30 stilling af armeringsjern med den ønskede elasticitetsgrænse.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen gør det muligt at opnå yderst interessante produkter, hvad angår kombinationen af mekaniske egenskaber, dvs. for det første at størrelsen af zo-35 nen indeholdende martensit/bainit såvel som dens grad af blødgør ing ved selvanløbning er sådan, at der opnås en høj elasti- 4

DK 152691 B

citetsgrænse dels en forlængelse, der altid er i det eftersøgte område.

Et første eksempel på udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen angår fabrikationen af stænger med en diameter 5 på 20 mm, som forlader valseværket med en hastighed på 12 m per sekund og en temperatur på 1050°C. Af hensyn til svejsbarhed og økonomi er den kemiske sammensætning af stålet indeholdt i et bestemt interval, f.eks. 0,10 - 0,20% C, 0,8 - 1,3% Mn.

I det foreliggende tilfælde er indholdet 0,13% C og 1,2% Mn, 10 hvilket i rå tilstand fra udvalsningen ville frembyde en elasticitetsgrænse omkring 365 MPa og en forlængelse på 22-24%.

For at frembringe armeringsjern med forbedret elasticitetsgrænse og strækbarhed vælger valseværksarbejderen ud fra de materielle og pladsmæssige forhold en installation, hvor 15 intensiteten af den bratte afkøling og længden af zonen, hvori den finder sted (altså varigheden af behandlingen) svarende til de nævnte betingelser, som er: φ £ 7 MW/m^ 8,6 > φ-t > 17 20 Valget af en installation, hvor middelt æt heden af varme- strømmen mellem 800 og 600°C er 10 MW/ια og længden af zonen 12 m, medfører en elasticitetsgrænse på 500 MPa og en forlængelse på 20,6%; valget af en installation, der er karakteriseret 2

ved φ =8,4 MW/m og længden 20,5 m giver et betonstål med en 25 elasticitetsgrænse på 550 MPa og en forlængelse på 18,5%. I

dette tilfælde har varigheden været 1,7 sekunder og produktet φ .t = 14,35.

Et andet eksempel angår fabrikation af stænger med en diameter på 8 mm, som forlader valseværket med en hastighed 30 på 18 m/sek. og en temperatur omkring 1000°C. Stålet indeholder 0,18% C og 0,8% Mn og i rå tilstand fra valsningen har det en elasticitetsgrænse på 325 MPa og en forlængelse af størrelsesordenen 30%.

I dette tilfælde er grænserne som fremgangsmåden ifølge 35 opfindelsen medfører: 5

DK 152691 B

Φ = 17 MW/m2 3,2 < <j>.t< 7/16

Hvis man vælger en installation/ som sikrer en φ = 17 MW/m2 med en længde af behandlingszonen på L = 4,5 m opnår man stæn- 5 ger med en elasticitetsgraense på 500 MPa og en forlængelse på 18%. I dette tilfælde er varigheden af behandlingen 0/25 sek.

og produktet φ.t udgør 4,25. Man opnår samme egenskaber ved 2 φ = 35 MW/m og en behandlingsvarighed på 0,17 sek., hvilket svarer til en længde af den bratte afkølingszone på 3 m.

Claims (1)

1. DK 152691 B P a t e n t.k r.a v Fremgangsmåde ved fremstilling af armeringsjern til beton, hvilke armeringer har en elasticitetsgrænse på mellem 400 og 600 MPa og en forlængelse på 14%, hvilken fremgangsmåde omfatter en hurtig nedkøling af jernstangen under 5 eller umiddelbart efter udvalsningen, kendetegnet ved, at reguleringsparametrene for den hurtige afkøling, nemlig middeltætheden af varmestrømmen mellem 800°C og 600°C 2 betegnet ved <j> og udtrykt i MW/m og varigheden af afkølingen betegnet ved t og målt i sekunder samtidig skal overholde 10 følgende formler 0,45 d - 0,4 < d>.t < 0,82 d + 0,6 logφ= - 0,964 log d + 2,098 i hvilke d repræsenterer stangens diameter målt i mm.