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WO1999031283A1 - Nichrostender baustahl und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Nichrostender baustahl und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Martin Erkel
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    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Definitions

  • the invention relates to the production of stainless structural steels which can be used in a wide range of applications for sheets, strips, tubes, rods, etc.
  • a preferred field of application is the production of smooth or ribbed and also weldable reinforcing steel, i.e. of stainless reinforcement steels for reinforced concrete construction.
  • Such stainless structural steels belong to the martensitic or ferritic-martensitic class and are given their intended properties by thermomechanical treatment.
  • the intended properties of the rustproof structural steels are achieved once by thermomechanical treatment from the rolling heat, i.e. in the rolling process, and not achieved by annealing and subsequent cold forming.
  • the intended properties according to DIN 488 Tl can be achieved by hot rolling with subsequent tempering.
  • the annealing and cold forming can be omitted and stainless structural or reinforcing steel can be produced more cost-effectively.
  • the cooling of the stainless reinforcing steel takes place after rolling from the
  • Cooling pipes in water This creates a fine-grained soft martensitic or ferritic-martensitic structure of high strength and toughness, so that the requirements of the previous one
  • a preferred composition of the reinforcing steel produced according to the invention is given when using material 1.4003 according to DIN EN 10088.

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Abstract

Beschrieben wird die Herstellung von nichtrostenden Baustählen, die in einem breiten Anwendungsbereich für Bleche, Bänder, Rohre, Stäbe usw. einsetzbar sind. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist die Herstellung von glatten oder gerippten und dabei auch schweissbaren Betonstählen, d.h. von nichtrostenden Bewehrungsstählen für den Stahlbetonbau. Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung nichtrostender, schweissbarer Baustähle zu ermöglichen, die einmal der martensitischen bzw. ferritisch-martensitischen Klasse angehören, nach einem vereinfachten Verfahren ohne Glühen und Kaltumformung gefertigt werden können und zum anderen mindestens gleichwertige Materialeigenschaften aufweisen. Nach der Konzeption der Erfindung werden die bestimmungsgemässen Eigenschaften der nichtrostenden Baustähle, wie Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften, Schweissbarkeit und Korrosionsbeständigkeit durch thermomechanische Behandlung aus der Walzhitze und nicht durch Glühen und anschliessende Kaltumformung erzielt. Es wurde gefunden, dass bei der Abkühlung der nichtrostenden martensitischen bzw. ferritisch-martensitischen Stähle direkt aus der Walzhitze Eigenschaften entstehen, die gleich gut oder besser sind als jene nach Wärmebehandlung und anschliessender Kaltumformung. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird erreicht, dass das Glühen und die Kaltumformung entfallen können und nichtrostender Bau- bzw. Betonstahl kostengünstiger produziert werden kann.

Description

Nichtrostender Baustahl und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von nichtrostenden Baustählen, die in einem breiten Anwendungsbereich für Bleche, Bänder, Rohre, Stäbe usw. einsetzbar sind. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist die Herstellung von glatten oder gerippten und dabei auch schweißbaren Betonstählen, d.h. von nichtrostenden Bewehrungsstählen für den Stahlbetonbau. Derartige nichtrostende Baustähle gehören der martensitischen oder ferritisch- martensitischen Klasse an und sie erhalten durch thermomechanische Behandlung ihre bestimmungsgemäßen Eigenschaften.
Es ist aus DIN 488 bekannt, daß Betonstähle, wie BSt 500 S und Bst 500 M nach DIN 488, Tl neben anderen Gebrauchseigenschaften zur Bewehrung ausreichend hohe Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften, wie
Streckgrenze Re >500 N/mm2 Zugfestigkeit Rm > 550 N/mm2 Bruchdehnung A10 ≥ 10 % aufweisen müssen.
Weiter ist bekannt, daß in den letzten Jahren verstärkt nichtrostende Stähle als Betonstähle erprobt und eingesetzt wurden, da sie je nach Legierungsgehalt bzw. Wirksumme gegen Korrosion, die bei normalem Betonstahl zu den gefürchteten Betonabplatzungen führt, beständig sind (U. Nürnberger: Korrosion und Korrosionsschutz im Bauwesen, Bauverlag GmbH Wiesbaden und Berlin 1995, S. 1013 ff, Nichtrostende Stähle im Betonbau und U. Nürnberger / W. Beul / G. Onuseit: Korrosionsverhalten geschweißter nichtrostender Bewehrungsstähle in Beton. In: Bauingenieur 70(1995) S. 73-81, Springer-Verlag). Da die temtischen, austenitisch-ferritischen und austenitischen Betonstähle nach DIN EN 10088 im wärmebehandelten Zustand geringere Streckgrenzen als die nach DIN 488 Tl für BSt 500 geforderten 500 N/mm2 aufweisen, wurden diese Stähle einer Kaltverformung unterworfen und als kaltgerippte Bewehrungsstähle mit Festigkeitseigenschaften nach DIN 488 Tl entwickelt, vgl. auch Nirosta Bond: Nichtrostende Bewehrungsstähle für den Stahlbetonbau und für Verankerungen, Werkstoffblatt der Krupp Sigma Stahl AG, Duisburg.
Abgeleitet aus dem vorliegenden Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, die Herstellung nichtrostender, schweißbarer Baustähle zu ermöglichen, die einmal der martensitischen bzw. ferritisch-martensitischen Klasse angehören, nach einem vereinfachten Verfahren ohne Glühen und Kaltumformung gefertigt werden können und zum anderen mindestens gleichwertige Materialeigenschaften aufweisen.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 und 2 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Nach der Konzeption der Erfindung werden die bestimmungsgemäßen Eigenschaften der nichtrostenden Baustähle, wie Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit einmal durch thermomechanische Behandlung aus der Walzhitze, d.h. im Walzprozeß, und nicht durch Glühen und anschließende Kaltumformung erzielt.
Zum anderen können die bestimmungsgemäßen Eigenschaften nach DIN 488 Tl durch Warmwalzen mit anschließenden Anlassen erzielt werden.
Es wurde gefunden, daß bei der Abkühlung der nichtrostenden martensitischen bzw. ferritisch-martensitischen Stähle direkt aus der Walzhitze oder durch Warmwalzen mit anschließendem Anlassen Eigenschaften entstehen, die gleich gut oder besser sind als jene nach Wärmebehandlung und anschließender Kaltumformung.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, daß das Glühen und die Kaltumformung entfallen können und nichtrostender Bau- bzw. Betonstahl kostengünstiger produziert werden kann. Die Abkühlung des nichtrostenden Betonstahles erfolgt nach dem Walzen aus dem
Temperaturgebiet γ (Austenit) oder γ + (Austenit + Ferrit) an Luft, bewegter Luft oder in
Kühlrohren in Wasser. Dadurch entsteht ein feinkörniges weichmartensitisches oder ferritisch- martensitisches Gefüge hoher Festigkeit und Zähigkeit, sodaß die Anforderungen bisheriger
Vorschriften für Betonstahl erfüllt oder übertroffen werden .
Eine bevorzugte Zusammensetzung des erfindungsgemäß hergestellten Betonstahls ist bei Anwendung des Werkstoffes 1.4003 nach DIN EN 10088 gegeben.
Weiter ist bei entsprechender Steuerung der Walz- und Kühlparameter ein höherfester nichtrostender Betonstahl mit Re > 600 N/mm2 (= Bst 600), einer Zugfestigkeit Rm > 750 N/mm2 und einer Bruchdehnung Aj0 > 10 % herstellbar.
Bei Anwendung höherer Nickelgehalte bei ferritisch-martensitischen bzw. martensitischen Chromstählen und entsprechender Steuerung der Walz- und Kühlparameter ist sogar ein hochfester nichtrostender Betonstahl mit Re ≥ 700N/mm2 (= BSt 700), einer Zugfestigkeit Rm > 900N/mm2 und einer Bruchdehnung Aι0 > 8% herstellbar.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Angaben in den Patentansprüchen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung nichtrostender Baustähle der martensitischen bzw. ferritisch- martensitischen Klasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle einer thermomechanischen Behandlung aus dem Temperaturgebiet γ oder γ + α unterzogen werden, die unmittelbar aus dem Walzprozeß heraus zur Erzielung der bestimmungsgemäßen Eigenschaften nach DIN 488 Tl erfolgt.
2. Verfahren zur Herstellung nichtrostender Baustähle der martensitischen bzw. ferritisch- martensitischen Klasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Stähle durch Warmwalzen aus dem Temperaturgebiet γ oder γ + mit anschließendem Anlassen im Temperaturbereich von 650 - 720 °C zur Erzielung der bestimmungsgemäßen Eigenschaften nach DIN 488 Tl erfolgt.
3. Nichtrostender Baustahl, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle Gehalte an
Cr 10,5-14,0 %,
Ni = 0,01-4,0 %,
Mn = 0,01-3,0 %,
Mo = 0,01-2,0 % ,
Cu = 0,01-2,0 %,
C < 0,03 %,
N < 0,03 % - vorzugsweise Summe C + N < 0,03%,
Ti < 0,2 % aufweisen und in ihnen Si, P und S in technisch üblichen Grenzen als Verunreinigungen enthalten sind.
4. JNicntrostenαer öaustahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfindungsgemäßer thermomechanischer Behandlung ein höherfester, schweißbarer nichtrostender Betonstahl mit Eigenschaften, wie
Streckgrenze Re > 600 N/mm2 ,
Zugfestigkeit Rm > 750 N/mm2 und
Bruchdehnung AJO > 10 % herstellbar ist.
5. Nichtrostender Baustahl nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen im Temperaturbereich von 600 - 660 °C erfolgt.
6. Nichtrostender Baustahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelgehalt Ni > 0,5% beträgt, so daß nach thermomechanischer Behandlung ein hochfester schweißbarer nichtrostender Betonstahl mit Eigenschaften, wie
Streckgrenze Re > 700 N/mm2 ,
Zugfestigkeit Rm > 850 N/mm2 und
Bruchdehnung A-0 > 8% herstellbar ist.
7. Nichtrostender Baustahl nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen im Temperaturbereich von 550 - 600 °C erfolgt.
8. Nichtrostender Baustahl nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er für die Bewehrung von Porenbeton bzw. Leichtbeton verwendbar ist.
9. Nichtrostender Baustahl nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erfindungsgemäß hergestellten nichtrostenden Betonstähle gleiche Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit wie ein geglühter und kaltumgeformter Betonstahl gleicher chemischer Zusammensetzung aufweisen.
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