<Desc/Clms Page number 1>
Stahl für die Herstellung von Bewehrungsmatten und
Baustahlgittern
Es ist bekannt, dass Baustahlgitter oder Betonbewehrungsmatten aus Drahtstäben, die überwiegend vorher kalt verformt wurden, hergestellt werden. Ist, gegeben durch die Gitter- oder Mattentype, der Durchmesser der Einzelstäbe derselben kleiner als 5 mm, so erfolgt die Herstellung derselben zwangsläufig ausschliesslich aus kaltverformten Drahtstäben. Solche erhält man meist durch Ziehen von Walzdraht. Es sind jedoch auch Verfahren bekannt, bei denen die Kaltverformung des Walzdrahtes durch Kaltwalzen oder aber auch durch eine Kombination von Ziehen und Kaltwalzen erfolgt. Das Kaltwalzen kann dabei auch lediglich aus einer Profilierung der Drahtoberfläche, zur Erhöhung ihrer Hafteigenschaften im Beton, bestehen.
Es sind aber auch Verfahren bekannt, wonach die Kaltverformung allein oder teilweise durch Recken erfolgt. Eine Kaltverformung durch Verwinden der Stäbe für Baustahlgitter wurde vorgeschlagen, hat sich jedoch nicht eingeführt, da sie gewisse Nachteile, insbesondere beim Schweissen der Matten, mit sich bringt.
Im Verwendungszustand müssen die Stäbe der Bewehrungsgitter oder Matten nach der österreichischen Norm eine Streckgrenze von mindestens 5000 kp/cm 2, eine Bruchfestigkeit von mindestens 6000 kp/cm 2
EMI1.1
für vorgefertigte Konstruktionen aus Stahlbeton, z. B. Stahlbeton-Leichtträger, sind für die tragenden Stäbe des Bewehrungsgerippes häufig die gleichen'Vorschriften verbindlich. Auch diese Stäbe werden meist aus kaltverformtem Walzdraht hergestellt.
Aus Wirtschaftlichkeitsgründen wählt man als Ausgangsmaterial für die Fertigung dieser Baustahlgitter oder Baustahlmatten eine möglichst billige Qualität. Es wird daher häufig warmgewalzter ThomasDraht in Handelsgüte dafür herangezogen.
Für die Erzeugung von Baustahlgewebe, das nach dem westdeutschen Zulassungsbescheid für die Verwendung in Stahlbetonteilen, deren Tragfähigkeit durch eine statische Berechnung nachgewiesen werden muss, geeignet ist, sind Längs- und Querstäbe von 4 bis 12 mm Durchmesser zugelassen. Der Walzdraht von 5 bis 13 mm Dicke wird zu deren Herstellung fettblank oder nassblank gezogen, wobei schon der Wirtschaftlichkeit halber getrachtet wird, ohne Zwischenglühung auszukommen. Wie bekannt, ist dabei grosse Erfahrung nötig, um die Vorschriften für die Streckgrenze und Mindestbruchdehnung zu erfüllen.
Länder, die durch gegebene Rohstoffvoraussetzungen nicht über das Thomas-Verfahren verfügen, erzeugen zwangsläufig die für Drahtstäbe von Baustahlgittern bestimmten Stähle nach dem SM-Verfahren, dem Elektrostahlverfahren oder nach einem Sauerstoff-Aufblaseverfahren, z. B. nach dem LD-Verfahren. Da nun im Gegensatz zum Thomas-Stahl bei diesen Stählen infolge verfahrensbedingt wesentlich niedrigerer Stickstoffgehalte die festigkeitssteigernde Wirkung des Stickstoffs fehlt, muss bei Erschmelzung aus dem SM-Ofen oder z. B. dem LD-Tiegel zur Erzielung der erforderlichen Ausgangsfestigkeit des walzharten Drahtes der C- und Mn-Gehalt höher angesetzt werden.
Werden nun solche SM- oder LD-Drähte kaltverformt, so gelingt es bei einer Kaltverformung von etwa 20% kaum noch, bei genügender Streckgrenze und Festigkeit eine Bruchdehnung von mehr als 8%, entsprechend der Mindestvorschrift
<Desc/Clms Page number 2>
der Norm, zu erreichen. Wird eine grössere Kaltverformung als 20% vorgesehen, was bei Erzeugung dünnerer Gitterstäbe erforderlich ist, so sind die Bruchdehnungswerte von mindestens 8% nicht mehr sicher zu erreichen. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass die kleinste Walzdrahtdimension bei 5 mm Durchmesser liegt. Die zulässigen Durchmessertoleranzen betragen dabei nach den Normen 0, 3, meist 0, 4 mm.
Daraus ergibt sich bei der Kaltverformung von einem Durchmesser von 5 mm auf einen Durchmesser von 4 mm ein Verformungsgrad von 24 bis 45%, im Mittel von etwa 35%, wenn die zulässigen Walztoleranzen aus wirtschaftlichen Gründen voll ausgenutzt werden sollen.
Nun gelingt es wohl beispielsweise durch Verwendung beruhigten Stahls an Stelle unberuhigten Stahls die Verhältnisse etwas zu verbessern, trotzdem liegen die im gezogenen und gealterten Zustand erreichbaren Bruchdehnungen bei Querschnittsabnahmen von 20% und mehr nur knapp über der Normmindestvorschrift von 8%. In einzelnen Fällen werden jedoch Bruchdehnungen herab bis zu nur etwa 61o festgestellt.
Ein Richten nach dem Ziehen durch mehrmaliges Hin- und Herbiegen in einer Rollenrichtmaschine verbessert erfahrungsgemäss die Bruchdehnung, jedoch muss man den dabei auftretenden Abfall vor allem der Streckgrenze durch eine höhere Ausgangsfestigkeit des walzharten Drahtes wieder kompensieren, was sich beim Schweissen ungünstig auswirken kann.
Während also bei weichem, unberuhigtem Thomas-Draht trotz stärkerer Kaltverformung die Bruchdehnung nicht so stark abfällt, dass die Einhaltung der Mindestvorschrift der Norm in Frage gestellt ist, gelingt das gleiche mit festigkeitsgleichem SM-, Elektro- oder LD-Draht nur unbefriedigend. Die Ursache liegt offenbar darin, dass bei Draht aus Thomas-Stahl die Änderung der Festigkeitseigenschaften mit zunehmender Kaltverformung eine andere ist als bei Draht aus SM-Stahl oder aus Stahl, der nach einem Sauerstoffaufblaseverfahren erschmolzen wurde. Ausgehend von walzhartem Draht gleicher Festigkeit fällt nämlich die Bruchdehnung bei Thomas-Draht mit zunehmender Kaltverformung weniger ab als bei SModer LD-Draht.
Um nun auch bei unberuhigtem SM- oder LD-Draht die gleichen, für die Baustahlgitter oder Leichtträgerfertigung günstigen Verformungseigenschaften zu erreichen wie bei Thomas-Draht, wurde auf einem dem Metallurgen bekannten Wege vorerst versucht, durch Absenkung des C- und Erhöhung des Mn-Gehaltes die Bruchdehnung bei SM-oder LD-Draht zu erhöhen und deren Abfall bei zunehmender Kaltverformung zu vermindern. Es wurden jedoch auf diesem Wege keine nennenswerten Verbesserungen erzielt.
Nach den geschilderten Feststellungen über den Einfluss des Stahlerzeugungsverfahrens auf die Änderung der Bruchdehnung mit steigender Kaltverformung lag es nahe, zu versuchen, die für Thomasstahl kennzeichnende Charakteristik bei unberuhigtem SM- oder Sauerstoffblasstahl dadurch zu erreichen, dass man N und eventuell auch P zulegierte und dafür den Kohlenstoffgehalt absenkt. Aber auch diese Massnahme führte zu keinen befriedigenden Ergebnissen.
Während es mit im Thomasverfahren erschmolzenem Stahl bei entsprechender Erfahrung in der Weiterverarbeitung jedenfalls gelingt, kaltverformte Stäbe für Baustahlgitter herzustellen, die sowohl hinsichtlich der Streckgrenze als auch gleichzeitig hinsichtlich der Bruchdehnung den Vorschriften entsprechen, selbst wenn man von sogenanntem "verbessertem Thomasstahl" mit abgesenktem Stickstoff- und Phosphorgehalt ausgeht, hat es sich bei Stahl, der im Siemens-Martin-Ofen, im Elektroofen oder nach einem Sauerstoffaufblaseverfahren, z.
B. dem LD-Verfahren, erzeugt wurde, überraschenderweise gezeigt, dass man eine ganz bestimmte, eingeschränkte Zusammensetzung mit ganz bestimmten, eingeschränkten Gehalten an Stickstoff, Phosphor und auch Mangan sowie Kohlenstoff einhalten muss, um mit Sicherheit auch nach höheren Kaltverformungsgraden die vorgeschriebene Bruchdehnung bei vorschriftsmässiger Lage der Streckgrenze im gealterten Zustand einhalten zu können.
Die Einhaltung der vorgeschriebenen Werte im gealterten Zustand ist deshalb von Bedeutung, weil damit gewährleistet ist, dass die vorgeschriebenen Werte für die Bruchdehnung auch im fertigen Bauwerk erhalten bleiben. Dies gelingt bei Verwendung eines kaltverformten Stahls für die Herstellung von Bewehrungsmatten und Baustahlgittern oder Gerippen von vorgefertigten Konstruktionen aus Stahlbeton, z. B.
Stahlbetonleichtträgern, welche im SM-Verfahren, Elektrostahlverfahren oder nach einem Blasverfahren mit technisch reinem Sauerstoff, z. B. dem LD-Verfahren, erschmolzen und im Phosphor- und Stickstoff-
EMI2.1
04Ziehen, Kaltwalzen, Kaltstrecken oder eine Kombination dieser Verfahren hergestellten Drähten eine Mindeststreckgrenze von 50 kp/mm und eine Mindestbruchdehnung (1 = 10 d) von 8%.
<Desc/Clms Page number 3>
Während es also wider Erwarten bei unberuhigtem SM- oder LD-Stahl durch Nachahmen der Zusammensetzung des Thomas-Stahls allein nicht gelingt, die Kaltverformungscharakteristik desselben auch nur annähernd einzustellen, gelingt dies überraschenderweise bei jenem bekannten Stahl, bei welchem die Gehalte an C, Mn, P und N in den vorstehend genannten, ganz bestimmten Grenzen liegen. Die im Sinne der Erfindung durchgeführten zahlreichen Versuche haben ergeben, dass vor allem die Lage des Mnund des P-Gehaltes, aber auch die Lage des C- und des -Gehaltes entscheidend ist.
Als vorzugsweise Zusammensetzung zur Erzielung optimaler Bruchdehnungen im kaltverformten, gealterten Zustand hat
EMI3.1
EMI3.2
<tb>
<tb> oderC <SEP> 0, <SEP> 05-0, <SEP> 07 <SEP>
<tb> Mn <SEP> 0, <SEP> 20-0, <SEP> 30 <SEP>
<tb> P <SEP> 0, <SEP> 060-0, <SEP> 085 <SEP>
<tb> N <SEP> 0, <SEP> 009 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 0120/0, <SEP> neben <SEP> Eisen <SEP> und
<tb> den <SEP> sonst <SEP> üblichen <SEP> Begleitern.
<tb>
So wurde beispielsweise wider Erwarten festgestellt, dass bei Überschreiten des Mn-Gehaltes von
EMI3.3
Folgende aus einer Grosszahl von Versuchen entnommenen Beispiele sollen den mit der gegenständlichen Erfindung erzielten Erfolg vor Augen führen.
Dabei weisen überraschenderweise kaltverformte Drähte aus unberuhigtem SM- oder LD-Stahl in einer Zusammensetzung entsprechend den obigen Angaben sogar im ausgelagerten-gealterten-Zustand günstigere mechanische Eigenschaftswerte, ausgedrückt durch die Höhe der Streckgrenze, der Festigkeit und der Bruchdehnung, auf, als sie vom Thomas-Draht und schon sogar vom SM-Draht bekannt sind.
So ist vor allem bemerkenswert, dass bei den erfindungsgemäss zu verwendenden Stählen wider Erwarten auch nach stärkerer Kaltverformung trotz der dadurch sich ergebenden weiteren Steigerung der Streckgrenze und der Zugfestigkeit die Bruchdehnungen noch immer über dem durch die Vorschriften (Normen) vorgeschriebenen Mindestwert von 8% bei l = 10 d bleiben. So erscheint es auf Grund dieser besonderen Eigenschaften möglich, neben der Gewährleistung einer Mindestbruchdehnung von 8% im kaltverformten Zustand bei einer Querschnittsabnahme von mindestens 30% eine Mindeststreckgrenze von 54 kg/mm2, bei einer Querschnittsabnahme von mindestens 40% eine Mindeststreckgrenze von 57 kp/mm im ausge- lagerten - gealterten - Zustand für solche Drähte gewährleisten zu können.
Da die Höhe der zulässigen Spannungen für Baustählgitter und Stahlbeton-Leichtträgergerippe von der gewährleisteten Mindeststreckgrenze der einzelnen kaltverformten Drähte abhängig gemacht wird, bedeutet dies, dass bei Beachtung einer bestimmten Mindestquerschnittsabnahme bei der Kaltverformung der Drähte bei Anwendung eines Stahles im Sinne der gegenständlichen Erfindung auch entsprechend höhere zulässige Spannungen gewährt werden können. Da nach den Normen bei einer gewährleisteten Mindeststreckgrenze von 50 kp/mm2 mit
EMI3.4
nungen, als sie bisher in den Normen vorgesehen waren. Durch diese Tatsache kommt im besonderen der durch die gegenständliche Erfindung erzielbare Effekt zum Ausdruck.
In der folgenden Tabelle sind die bei bestimmten Kaltverformungsgraden von Stählen bestimmter Zusammensetzung erzielbaren Zugfestigkeiten, Streckgrenzen und Bruchdehnungen und auch die entsprechenden Werte der Stähle im walzharten Zustand angegeben.
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
<tb>
<tb>
Nr. <SEP> Stahlgüte <SEP> Schmelzanalyse <SEP> Mechanische <SEP> Eigenschaften <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Str. <SEP> Gr. <SEP> Dehnung
<tb> C <SEP> % <SEP> Mn <SEP> % <SEP> P <SEP> % <SEP> S <SEP> 5 <SEP> N2 <SEP> % <SEP> B <SEP> 0,2 <SEP> 10
<tb> 4 <SEP> LD-Stahl <SEP> 0,055 <SEP> 0,40 <SEP> 0,082 <SEP> 0,020 <SEP> 0,0100 <SEP> Walzharter <SEP> zustand <SEP> 40,2 <SEP> 23,1 <SEP> 26,0
<tb> Mn <SEP> > <SEP> 0, <SEP> 390/0 <SEP> Nach <SEP> Kaltverformung <SEP> um <SEP> 200/0 <SEP> 62, <SEP> 3 <SEP> 57, <SEP> 1 <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 30% <SEP> 65, <SEP> 9 <SEP> 61, <SEP> 6 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 40% <SEP> 69, <SEP> 3 <SEP> 65, <SEP> 0 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 5 <SEP> LD-Stahl <SEP> 0, <SEP> 065 <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 0, <SEP> 019 <SEP> 0, <SEP> 021 <SEP> 0, <SEP> 0105 <SEP> Walzharter <SEP> Zustand <SEP> 42, <SEP> 5 <SEP> 24, <SEP> 0 <SEP> 25,
<SEP> 9 <SEP>
<tb> Nahc <SEP> Kaltverformung <SEP> um <SEP> 205 <SEP> 57,5 <SEP> 52,1 <SEP> 9,5
<tb> 30% <SEP> 62, <SEP> 5 <SEP> 58, <SEP> 3 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 40% <SEP> 67, <SEP> 5 <SEP> 63, <SEP> 8 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 6 <SEP> erfindungsgemäss <SEP> zu <SEP> 0,0067 <SEP> 0,026 <SEP> 0,079 <SEP> 0,017 <SEP> 0,0107 <SEP> Walzharter <SEP> zusatnd <SEP> 41,6 <SEP> 23,7 <SEP> 25,8
<tb> verwendender <SEP> Nach <SEP> Kaltverformung <SEP> um <SEP> 20% <SEP> 59,8 <SEP> 54,0 <SEP> 12,0
<tb> LD-Stahl <SEP> 30% <SEP> 64, <SEP> 0 <SEP> 59, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 40% <SEP> 67, <SEP> 0 <SEP> 63, <SEP> 1 <SEP> 9, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 060 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 070 <SEP> 0, <SEP> 020 <SEP> 0, <SEP> 0102 <SEP> Walzharter <SEP> Zustand <SEP> 40, <SEP> 8 <SEP> 22, <SEP> 0 <SEP> 26,
<SEP> 2 <SEP>
<tb> Nach <SEP> Kaltverformung <SEP> um <SEP> 20% <SEP> 59, <SEP> 0 <SEP> 53, <SEP> 8 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 30% <SEP> 62, <SEP> 3 <SEP> 58, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 40% <SEP> 66, <SEP> 5 <SEP> 62, <SEP> 1 <SEP> 10, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 072 <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 0, <SEP> 082 <SEP> 0, <SEP> 019 <SEP> 0, <SEP> 0108 <SEP> Walzharter <SEP> Zustand <SEP> 43, <SEP> 0 <SEP> 24, <SEP> 1 <SEP> 24, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Nach <SEP> Kaltverformung <SEP> um <SEP> 20% <SEP> 60, <SEP> 1 <SEP> 55, <SEP> 2 <SEP> 11, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 30% <SEP> 64, <SEP> 3 <SEP> 60, <SEP> 0 <SEP> 10, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 40% <SEP> 68, <SEP> 2 <SEP> 64, <SEP> 9 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 5>
Der Tabelle kann entnommen werden, dass ein LD-Stahl gemäss Punkt 3 der Tabelle,
dessen Zusammensetzung etwa auf die des Thomas-Stahls gemäss Punkt 1 der Tabelle gebracht wurde, bei keinem Kaltverformungsgrad den Normvorschriften entspricht. Weiters kann der Tabelle entnommen werden, dass auch Stähle gemäss Punkt 4 der Tabelle, deren Mangangehalt oberhalb der erfindungsgemäss zulässigen Grenze für den Mangangehalt liegt und deren Phosphor-und Stickstoffgehalt durch Zulegieren von Phosphor-und Stickstoff grösser ist als die entsprechenden Gehalte des normalen LD-Stahls, bei höheren Kaltverformungsgraden nicht entsprechen.
Bei keinem Kaltverformungsgrad entsprechen LD-Stähle gemäss Punkt 5 der Tabelle, deren Phosphorgehalt bei sonst innerhalb der erfindungsgemässen Grenzen liegenden Kohlenstoff-, Mangan- und Stickstoffgehalt unterhalb der erfindungsgemässen unteren Grenze für den Phosphorgehalt liegt ; auch bei diesem LD-Stahl wurde der Stickstoffgehalt künstlich erhöht. Der Normvorschrift entspricht allein der LD-Stahl gemäss Punkt 6 der Tabelle, dessen Kohlenstoff-, Mangan-, Phosphor- und Stickstoffgehalt innerhalb der erfindungsgemässen Grenzen liegt.
Bei der praktischen Herstellung von für die Zwecke der Erfindung geeigneten Stählen kann dieser im SM-Ofen oder im LD-Tiegel nach Einsatz von Roheisen, Schrott und sonst erforderlichen Zusätzen und Schlackenbildnern in den jeweils für die metallurgische Prozessführung erforderlichen Mengen erschmolzen werden, wobei darauf zu achten ist, dass der Stahl nach dem Vergiessen eine Schmelzanalyse auf- weisen würde, die 0, 04-0, 08%, vorzugsweise 0, 05-0, 07% G und 0, 15-0, 35%, vorzugsweise 0, 20 bis 0, 30% Mn enthält. Die P-Gehalte würden dabei entsprechend den üblichen Verhältnissen bei basischem SM-Stahl oder LD-Stahl etwa 0, 020%, die N -Gehalte bei LD-Stahl etwa 0,0030, bei SM-Stahl etwa 0, 0050% betragen. Mit Hilfe eines Phosphorträgers, z. B. Ferro-Phosphor, sowie eines Stickstoffträgers, z. B.
Kalkstickstoff, wird beispielsweise in der Giesspfanne P und N2 in einer solchen Höhe zulegiert, dass die Schmelze nach dem Vergiessen in Blöcke neben den genannten Gehalten an C und Mn einen P-Gehalt
EMI5.1
vorzugsweise 0,0090 bis 0,0120%, enthält. Nach der Erstarrung der Blöcke in den Kokillen werden diese in bekannter Art und Weise auf Walzdraht ausgewalzt.