DE1921168B1 - Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten

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DE1921168B1
DE1921168B1 DE19691921168 DE1921168A DE1921168B1 DE 1921168 B1 DE1921168 B1 DE 1921168B1 DE 19691921168 DE19691921168 DE 19691921168 DE 1921168 A DE1921168 A DE 1921168A DE 1921168 B1 DE1921168 B1 DE 1921168B1
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Germany
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steel
wire mesh
welded wire
bar
welded
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DE19691921168
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Guenther Barzik
Foerster Dr-Ing Eckehard
Geipel Dr-Ing Hans
Haug Dipl-Ing Hans
Von Bogdandy Dr-Ing Ludwig
Heinemann Dipl-Ing Wilfried
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Huettenwerk Oberhausen AG
Original Assignee
Huettenwerk Oberhausen AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/08Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires for concrete reinforcement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten, auch Betonstahlmatten genannt, aus Massenstahl, z. B. Thomasstahl, mit einem Kohlenstoffgehalt von max. 0,18°/o und einem Stickstoffgehalt von 0,004 bis 0,008 0/,, bei dem der Massenstahl auf einer Draht- oder Feineisenstraße zu Stabstahl gewalzt wird sowie der Stabstahl abgekühlt, kalt verformt, zu Baustahlmatten verschweißt und bei 100 bis 300"C angelassen wird.
  • Der Massenstahl, aus dem geschweißte Baustahlmatten hergestellt werden, muß vor allem entsprechend schweißbar sein. Das bedingt, daß der Massenstahl einen Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,18°/o haben darf. Die Streckgrenze muß größer sein als 50 kp/mm2.
  • Die gewünschten Werte der Streckgrenze werden bei dem niedrigen Kohlenstoffgehalt des Massenstahles, bei dem teure Legierungszusätze nicht in Betracht kommen, durch Kaltverformen erreicht. Außerdem muß der Massenstahl eine Dehnung (L = 10xd) von über 801o aufweisen. Dieser Wert der Dehnung kann in der Praxis zumeist nicht nennenswert überschritten werden. Der Stabstahl muß endlich eine genormte Rückbiegeprobe bestehen und zumeist zur Verbesserung der Haftung im Beton an seiner Oberfläche eine Profilierung aufweisen, z. B. mit aufgewalzten Rippen versehen sein. Das übliche Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten aus Massenstahl ist deshalb wie folgt gekennzeichnet: Ausgangspunkt ist im allgemeinen ein Massenstahl, z. B. Thomasstahl, der einen Kohlenstoffgehalt von 0,15°/o und einen Mangangehalt von 0,5 bis 1,00/, hat und häufig zur Verbilligung der Herstellung halb beruhigt vergossen wird. Eine typische Zusammensetzung eines für die Herstellung von Baustahlmatten verwendeten Massenstahles ist z. B. folgende: 0,12 ovo C, 0,05 0/, Si, 0,8 ovo Mn, 0,035 0/, S, 0,040 O/o P, 0,008 0/, N, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen, Bei stärkerem Kaltverformen auch: 0,10 ovo C, 0,05 O/o Si, 0,5 ovo Mn, 0,035 0/o S, 0,040 0/, P, etwa 0,004 bis 0,008 0/o N, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen.
  • Dieser Massenstahl wird auf einer Draht- oder Feineisenstraße zu Stabstahl gewalzt, der Stabstahl wird abgekühlt und an den Hersteller der Baustahlmatten geliefert. Dort wird der Stabstahl entzundert und zur Erreichung des gewünschten Wertes der Streckgrenze kalt verformt, nämlich mit einer Verformung von etwa 40 01o gezogen. Soweit eine Profilierung verlangt wird, wird diese anschließend im kalten Zustand aufgebracht. Der profilierte Stabstahl wird sodann auf die geforderten Längen geschnitten und zur Baustahlmatte verschweißt. Schließlich wird die Baustahlmatte in einem Anlaß offen angelassen.
  • Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten bekannt (schweizerische Patentschrift 408 082), bei dem der aus weichem, unlegiertem Stahl gewalzte Stabstahl unmittelbar nach dem Walzen in einer Kühlflüssigkeit abgeschreckt wird, um die Festigkeitseigenschaften des Stabstahles wesentlich zu erhöhen. Vorzugsweise wird dabei der Stabstahl unmittelbar nach dem Walzen auf Temperaturen von 50 bis 100"C abgeschreckt. Der abgeschreckte Stabstahl muß anschließend noch kalt verformt werden, z. B. gerichtet oder profiliert werden.
  • Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten (USA.-Patentschrift 3 307 637) wird von einem feinkörnigen Stahl ausgegangen, der einen Kohlenstoffgehalt von 0,15 bis 0,40 0/o hat. Bei diesem Verfahren wird wiederum der Stahl zu Stabstahl gewalzt sowie der Stabstahl von einer Temperatur zwischen 800 und 900"C auf etwa 500"C abgeschreckt.
  • Schließlich ist ein Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten bekannt (deutsche Patentschrift 968 319), bei dem der Stahl zu Stabstahl gewalzt und der Stabstahl unmittelbar nach dem Walzen abgeschreckt sowie anschließend kalt verformt wird, um seine Festigkeitseigenschaften, insbesondere auch seine Biegefähigkeit, zu verbessern.
  • Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten gehen zwar von verhältnismäßig billigem Stahl, sogenanntem Massenstahl aus, sind aber dennoch, wegen des notwendigen Kaltverformens und des Aufbringens der Profilierung in kaltem Zustand, kostspielig. Nachteilig macht sich in letzterem Fall wegen der notwendigen Profiltiefen auch ein beträchtlicher Werkzeugverschleiß bemerkbar. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten ist darin zu sehen, daß das Erreichen der geforderten Werte der Streckgrenze durch das relativ starke Kaltverformen schlechte Zähigkeitseigenschaften des Stabstahles ergibt, das in der geringen Dehnung von nur 80/o zum Ausdruck kommt. Seitens der Verbraucher und der Zulassungsstellen besteht zwar der Wunsch nach einem Stab stahl der, ceteris paribus, höhere Werte der Dehnung aufweist, man hat sich jedoch damit abgefunden, daß höhere Werte der Dehnung mit den üblichen technischen Mitteln nicht zu erreichen sind.
  • Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, anzugeben, auf welche Weise Baustahlmatten aus Massenstahl mit erhöhten Werten der Dehnung hergestellt werden können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten aus Massenstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von max. 0,18 0/o und einem Stickstoffgehalt von 0,004 bis 0,008 0/o, bei dem der Massenstahl auf einer Draht- oder Feineisenstraße zu Stabstahl gewalzt wird sowie der Stabstahl abgekühlt, kalt verformt, zu Baustahlmatten verschweißt und bei 100 bis 3000 C angelassen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stabstahl in an sich bekannter Weise bei 1100° C gewalzt, aus der Walzhitze in Wasser auf 800 bis 1000"C abgeschreckt, auf 150 bis 550a C in einem Wirbelschichtbett abgekühlt und anschließend durch Biegen oder Verwinden mit einer Randverformung von 100/o verformt wird. Wirbelschicht bezeichnet dabei ein Fließbett aus durch einen Gasstrom, z. B. Luftstrom, fluidisierten, feinkörnigen Wärmeträgern. Vorzugsweise wird, soweit eine Profilierung des Stabstahles gefordert wird, die Profilierung auf den Stabstahl auf der Draht- oder Feineisenstraße aufgewalzt. Um die Biegeverformung durchzuführen, wird der Stabstahl über eine Rolle geführt; um die Verwindeverformung durchzuführen, wird der Stabstahl in bekannter Weise tordiert. Im allgemeinen wird man an die Biege- oder Verwindeverformung ein Richten anschließen.
  • Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten und ermöglicht es vor allem, mit wesentlich geringerem Aufwand Baustahlmatten herzustellen. Überraschenderweise wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne weiteres eine Streckgrenze von über 50kp/mm2 und eine Dehnung von über 10°/o vorzugsweise sogar von über 130/o, erreicht.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß das Kaltverformen als Randverformung stattfindet, so daß der Kern des Stabstahls relativ weich bleibt, die Zähigkeitseigenschaft also wesentlich verbessert werden. Eründungsgemäß wurde erkannt, daß die geforderten Festigkeitseigenschaften mit relativ geringem Aufwand dann erreichbar sind, wenn nach dem Abschrecken in Wasser das weitere Abkühlen in einem Wirbelschichtbett erfolgt, weil diese Art der Abkühlung auch dann, wenn der Stabstahl bereits auf der Draht- oder Feineisenstraße mit einer Profilierung versehen worden ist, diese Profilierung eine gleichmäßige Abkühlung nicht verhindert.
  • Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Ein Massenstahl mit 0,15 O/o C, 0,05 0/o Si, 1,0 Ole Mn, 0,040 0/o P, 0,0250/,S und 0,015 0/o N wurde zu Stabstahl mit einem Durchmesser von 8 mm gewalzt und beim Walzen mit einem Rippenprofil versehen.
  • Nach dem Walzen wurde der Stabstahl von 1050 auf 900°C mit Wasser und anschließend in einem Wirbelschichtbett auf 450°C abgekühlt. Die mittlere Abkühlgeschwindigkeit betrug 200 C/sec. Es ergaben sich folgende Werte: Zugfestigkeit (kp/mm2) = = 56 Streckgrenze (kp/mm2) = = 37 Bruchdehnung (bei L = 10xd in Ob).. = 25 Anschließend wurde der Stabstahl um eine Rolle von 80 mm Durchmesser mit einem Umschlingungswinkel von 1800 gebogen. Nach diesem Kaltverformen (Randverformung 100/c) ergaben sich folgende Werte: Zugfestigkeit (kp/mm2)...... = 63 Streckgrenze (kp/mm2) ...... = 53 Bruchdehnung (bei L = 10xd in Ob).. = 13 Nach dem Biegen wurde der Stabstahl in einer Bügelrichtmaschine gerichtet. Das Richten führte erwartungsgemäß zu einer Verringerung der Festigkeitseigenschaften. Es ergaben sich folgende Werte: Zugfestigkeit (kp/mm2)..... . = 62 Streckgrenze (kp/mm2) ....... = 47 Bruchdehnung (bei L = 10xd in Ob).. 18 Aus dem gerichteten Stabstahl wurde eine Baustahlmatte geschweißt, die 5 Minuten bei 220°C angelassen wurde (Verweilzeit im Anlaßofen 30 Minuten). Nach dem Anlassen wurden an der Baustahlmatte folgende Werte gemessen: Zugfestigkeit (kp/mm2)....... = 67 Streckgrenze (kp/mm2) ....... = 60 Bruchdehnung (bei L = 10xd in Ob).. = 15 Der Stabstahl zeigte für eine Baustahlmatte hervorragende Eigenschaften. Die Dehnung entspricht bis zur Streckgrenze exakt einer Hookeschen Geraden, danach erfolgt der Beginn des Fließens und eine starke Dehnung bis zum Zerreißen.
  • Uberraschend ist, daß die im Ausführungsbeispiel erläuterte Baustahlmatte bei einer wesentlich über der Norm liegenden Streckgrenze von 60 kp/mm2 mit 150/o den in Deutschland geforderten Wert für die Dehnung von mindestens 80/o um fast 100 °/o übertrifft und das Schweißen des Stabstahls zu der Baustahlmatte die Festigkeitseigenschaften nicht beeinträchtigt.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Baustahlmatten aus Massenstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,18°/o und einem Stickstoffgehalt von 0,004 bis 0,008 °/o, bei dem der Massenstahl auf einer Draht-oder Feineisenstraße zu Stabstahl gewalzt wird sowie der Stabstahl abgekühlt, kalt verformt, zu Baustahlmatten verschweißt und bei 100 bis 300°C angelassen wird, dadurch gekennzeichn e t, daß der Stabstahl in an sich bekannter Weise bei 1100°C gewalzt, aus der Walzhitze in Wasser auf 800 bis 10000 C abgeschreckt, auf 150 bis 5500 C in einem Wirbelschichtbett abgekühlt und anschließend durch Biegen oder Verwinden mit einer Randverformung von 10°/o verformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Draht- oder Feineisenstraße auf den Stabstahl eine Profilierung aufgewalzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kaltverformte Stabstahl gerichtet wird.
4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf einen Massenstahl mit 0,15°/o Kohlenstoff, 0,05 Silizium, 1,0°/o 0/<> Mangan, 0,040 0/o Phosphor, 0,0250/, Schwefel und 0,015 0/<> Stickstoff.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE968319C (de) * 1942-02-20 1958-02-06 Huettenwerk Oberhausen Ag Verfahren zur Erhoehung des Streckgrenzenverhaeltnisses und der Biegefaehigkeit von laenglichen Werkstuecken
US3207637A (en) * 1961-12-21 1965-09-21 Matuschka Bernhard Structural steel and process for making same
CH408082A (de) * 1961-07-03 1966-02-28 Tor Isteg Steel Corp Societe A Verfahren zur Herstellung von Stahlstäben, insbesondere Betonbewehrungsstäben

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