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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, anzugeben, auf
welche Weise Baustahlmatten aus Massenstahl mit erhöhten Werten der Dehnung hergestellt
werden können.
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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.
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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.
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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.
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Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
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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.
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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.
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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.