BE1021190B1 - Werkwijze voor het plastisch rekken van een metaaldraad - Google Patents

Abstract

WERKWIJZE VOOR HET PLASTISCH REKKEN VAN EEN METAALDRAAD UITTREKSEL De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het plastisch rekken van metaaldraden. De gerokken draden vinden onder andere toepassing voor het vervaardigen van betonwapeningen en betonconstructies.

Description

WERKWIJZE VOOR HET PLASTISCH REKKEN VAN EEN METAALDRAAD GEBIED VAN DE UITVINDING

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het plastisch rekken van metaaldraden. De gerokken draden vinden onder andere toepassing voor het vervaardigen van betonwapeningen en betonconstructies.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Metaaldraad is een belangrijke grondstof in de industrie en de bouw. Om bruikbaar te zijn, moeten de draden echter voldoen aan bepaalde eigenschappen. Zo moeten de draden voldoende vervormbaar zijn en een hoge trekspanning kunnen verdragen.

Om metaaldraden met beide juiste eigenschappen te verkrijgen ondergaan de draden typisch verschillende bewerkingsstappen, zoals walsen, rekken en narekken.

Het rekken van metaaldraad is een vormgevingstechniek waarbij een metalen draad uitgerokken wordt. Bij belasting van een metalen draad rekt deze uit. Er zijn typisch twee soorten rek. Bij elastische rek wordt de metaaldraad binnen zijn elasticiteitsgrens belast. De rek verdwijnt wanneer de last wordt weggenomen. De waarde van de elastische rek hangt af van de metaaldraad en het belastingspercentage, maar bedraagt in normale omstandigheden ongeveer 0,20 tot 0,60%. Plastische rek is permanent en ontstaat wanneer de belasting de elasticiteitsgrens overschrijdt. Het plastisch rekken van metaaldraad gebeurt door middel van algemeen gekende technieken en bijvoorbeeld door de metaaldraad over verschillende roterende assen te geleiden. Het plastisch rekken van een metaaldraad kan worden toegepast om de doorsnede van de draad te wijzigen. Hierdoor kunnen ook de mechanische eigenschappen van de daad worden gewijzigd. Karakteristieke mechanische eigenschappen van een metaaldraad zijn onder meer de rek bij maximale belasting (Agt), de treksterkte (Rm) en de elasticiteitsgrens (Re). De elasticiteitsgrens is het punt tijdens een trekproef, waar de eerste knik optreedt in het spanning-rek diagram. Bij het sterker belasten van de metaaldraad wijkt de grafiek van de rechte lijn af. Een maat voor de elasticiteit zit impliciet in de Agt waarde. Hoe groter de Agt, hoe meer de draad elastisch kan gerokken worden. Omgekeerd, als een draad een lage Agt waarde heeft kan deze slechts in mindere mate nog elastisch gerokken worden.

Typisch is de draaddiameter en dus ook het gewicht van de metaaldraad niet uniform over de volledige lengte van de draad. Door de spreiding op het draadgewicht bestaat het risico dat de draad op bepaalde plaatsen niet het minimumgewicht bezit. Dit wordt typisch opgevangen door de draden te produceren met een significante marge boven de vereiste minimumwaarde. Het voorzien van een marge resulteert echter in een verlies, omdat voor een zelfde gewicht aan metaal een minder lange draad wordt verkregen. Het is daarom van belang om de marge zo klein mogelijk te houden alsook de variatie op de diameter van de metaaldraad te beperken.

Er is dus nood aan werkwijzen voor het plastisch rekken van metaaldraden, die toelaten deze verliezen te minimaliseren.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze voor het plastisch rekken van een metaaldraad. De werkwijze laat toe om de spreiding of variatie op de draaddiameter te beperken tot een minimum, en hierdoor materiaalverliezen te beperken.

In het algemeen voorziet de huidige uitvinding in een methode of werkwijze voor het aanpassen van de diameter van een metaaldraad. De aanpassing van de diameter wordt door middel van een in-line meting gecontroleerd en aangepast op basis van één of meerdere metingen van de diameter van de metaaldraad. Minstens één van de metingen gebeurt na de aanpassing van de diameter en deze meting geeft feedback aan de installatie welke de reductie van de diameter van de metaaldraad verzorgt zodat de reductie van de diameter precies gecontroleerd kan worden en waardoor ook de variatie op de diameter van de metaaldraad gereduceerd wordt.

Meer bepaald voorziet de onderhavige uitvinding in een werkwijze voor het plastisch rekken van metaaldraad, omvattend: (a) het voorzien van een metaaldraad; (b) het meten van de diameter van de metaaldraad; (c) het plastisch rekken van de metaaldraad voorzien in stap (a) en gemeten in stap (b) door middel van minstens twee roterende assen waarbij de afstand of druk tussen de roterende assen aanpasbaar is, daarbij verkrijgend een gerokken metaaldraad; (d) het meten van de diameter van de gerokken metaaldraad; (e) het aansturen van de afstand of druk tussen de roterende assen in stap (c) op basis van de diameter van de metaaldraad gemeten in stap (b) en de diameter van de gerokken metaaldraad gemeten in stap (d).

Bij voorkeur gebeuren stappen (a) tot en met (e) op een continue wijze, en nog bij voorkeur wordt de metaaldraad continu getransporteerd aan een snelheid tussen 50 m/min tot ongeveer 1000 m/min.

In een bijzondere uitvoeringsvorm voorziet de hierin beschreven werkwijze is de aandrijving van de gerokken metaaldraad door een trekinstallatie gepositioneerd na de rekinrichting welke stap (c) uitvoert.

Bij voorkeur is de metaaldraad voorzien in stap (a) een warm gewalste metaaldraad.

De hierin beschreven methode voorziet verder in het voorzien van een gladde metaaldraad voorzien in stap (a). Daarnaast kan de metaaldraad voorzien in stap (a) eveneens een geprofileerde metaaldraad zijn.

Bij voorkeur gebeurt het meten van de diameter van de metaaldraad in stap (b) en de diameter van de gerokken metaaldraad in stap (d) via een optische meting. Bij voorkeur wordt de optische meting van de diameter afgeleid uit de afstand tussen de profielen van de metaaldraad.

In een bijzondere uitvoeringsvorm voorziet de huidige uitvinding in een werkwijze waarbij het meten van de diameter van de metaaldraad gemeten in stap (b) en de diameter van de gerokken metaaldraad gemeten in stap (d) gebeurt via een meting van de snelheid van de metaaldraad in stap (b) en de snelheid van de gerokken metaaldraad in stap (d).

Bij voorkeur veroorzaakt de hierin beschreven werkwijze bij het plastisch rekken in stap (c) een verlenging van de metaaldraad van minstens 1%. Daarnaast zorgt de hierin beschreven werkwijze bij het plastisch rekken in stap (c) ervoor dat de variatie van de diameter van de gerokken metaaldraad terugbracht wordt tot maximaal 1%.

In een bijzondere uitvoeringsvorm voorziet de hierin beschreven werkwijze in één of meerdere additionele stappen gekozen uit: - het ontrollen van de metaaldraad; - het ontschorsen van de metaaldraad; - het coaten van de metaaldraad en/of de gerokken metaaldraad; - het aanbrengen van een profiel op de metaaldraad of gerokken metaaldraad; - het afkoelen van de gerokken metaaldraad; - het ontspannen van de gerokken metaaldraad; en/of; - het opwikkelen van de gerokken metaaldraad.

Bij voorkeur omvat de hierin beschreven werkwijze het ontrollen van de metaaldraad op de startpositie en het oprollen van de metaaldraad op de eindpositie, waarbij de metaaldraad tussen het ontrollen en oprollen minstens de volgende opeenvolgende stappen ondergaat: - het meten van de diameter van de metaaldraad; - het plastisch rekken van de metaaldraad door middel van minstens twee roterende assen waarbij de afstand of druk tussen de roterende assen aanpasbaar is, daarbij verkrijgend een gerokken metaaldraad; - het meten van de diameter van de gerokken metaaldraad; - het aansturen van de afstand of druk tussen de roterende assen in stap op basis van de diameter van de metaaldraad en de diameter van de gerokken metaaldraad; - het aandrijven van de gerokken metaaldraad; en; - het ontspannen van de gerokken metaaldraad.

De huidige uitvinding beschrijft eveneens een rekinrichting minstens omvattende: - een ontrolinstallatie voor het ontrollen van metaaldraad; - minstens één meetinrichting voor het meten van de diameter van de metaaldraad; - rekstation omvattende minstens twee roterende assen waarbij de afstand of druk tussen de roterende assen aanpasbaar, waarbij inkomende metaaldraad gerokken wordt daarbij verkrijgend een gerokken metaaldraad; - minstens één meetinrichting voor het meten van de diameter van de gerokken metaaldraad; - een aansturing van de afstand of druk tussen de minstens twee roterende assen vanuit de meetinrichting voor de metaaldraad en de gerokken metaaldraad; en; - trekblok voor het aandrijven van de metaaldraad.

De hierin beschreven werkwijze zorgt voor een in-line meting van de roterende assen welke voorzien in de plastische rek op basis van een in-line meting van de draaddiameter. Hierdoor kan de spreiding op de draaddiameter worden beperkt, ongeacht het type metaaldraad. Zo kan een maximale draadlengte/draadgewicht verhouding worden bereikt, terwijl de minimaal vereiste draaddiameter gegarandeerd blijft.

Deze en verdere aspecten en uitvoeringsvormen van de uitvinding worden verder verklaard in de volgende hoofdstukken en in de conclusies en ook geïllustreerd door niet-beperkende voorbeelden.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

Figuur 1 illustreert schematisch een bepaalde uitvoeringsvorm van de hierin beschreven werkwijze.

UITVOERIGE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Alvorens de huidige werkwijze en de inrichtingen die in de uitvinding gebruikt worden, te beschrijven, moet men begrijpen dat deze uitvinding niet beperkt is tot specifieke beschreven werkwijzen, componenten of inrichtingen, aangezien dergelijke werkwijzen, componenten en inrichtingen natuurlijk kunnen variëren. Men moet ook begrijpen dat de hierin gebruikte terminologie niet bedoeld is om te beperken, aangezien het werkingsgebied van de huidige uitvinding slechts door de aangehechte conclusies beperkt zal worden.

Tenzij anders bepaald, hebben alle technische en wetenschappelijke hierin gebruikte termen dezelfde betekenis als algemeen begrepen wordt door een vakman in het vak waartoe deze uitvinding behoort. Hoewel in de praktijk of bij het testen van de huidige uitvinding alle werkwijzen en materialen die vergelijkbaar zijn met of equivalent zijn aan diegene die hierin beschreven worden, gebruikt kunnen worden, worden de werkwijzen en de materialen die de voorkeur krijgen nu beschreven.

Zoals hierin gebruikt, omvatten de enkelvoudsvormen “een”, “de” en “het” zowel het enkelvoud als het meervoud van het gerefereerde tenzij de context duidelijk iets anders voorschrijft.

De termen, “omvattende” en “omvat” zoals hierin gebruikt, zijn synoniem van “met inbegrip van”, “bevattende” of “bevat”, en zijn inclusief of open en sluiten geen extra, niet-genoemde leden, elementen of werkwijzestappen uit.

De termen, “omvattende” en “omvat” bevatten ook de term „bestaande uit“.

Het noemen van numerieke bereiken door eindpunten omvat alle getallen en fracties die binnen de respectievelijke bereiken liggen, evenals de genoemde eindpunten.

De term “ongeveer” zoals hierin gebruikt wanneer er gerefereerd wordt naar een meetbare waarde zoals een parameter, een hoeveelheid, een tijdsduur en dergelijke, zal variaties van +/-10 % of minder omvatten, bij voorkeur +/- 5 % of minder, met meer voorkeur +/-1 % of minder, en met nog meer voorkeur +/-0,1 % of minder van de gespecificeerde waarde, in zoverre dergelijke variaties van toepassing zijn in de onthulde uitvinding. Men moet begrijpen dat de waarde waarnaar de bepaling “ongeveer” refereert zelf ook specifiek is en bij voorkeur onthuld wordt.

Alle documenten die in de huidige specificatie geciteerd worden, worden hierbij door verwijzing in hun geheel opgenomen.

Tenzij anders bepaald, hebben alle termen gebruikt in de onthulling van de uitvinding, met inbegrip van technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals die algemeen begrepen worden door de vakman in het vak waartoe deze uitvinding behoort. Als verder hulpmiddel zijn definities voor de termen die in de beschrijving gebruikt worden, inbegrepen om de principes van de huidige uitvinding beter te kunnen waarderen.

In het algemeen voorziet de huidige uitvinding in een methode of werkwijze voor het aanpassen, en bij voorkeur reductie, van de diameter van een metaaldraad. De aanpassing, en bij voorkeur reductie, van de diameter wordt door middel van een inline meting gecontroleerd en aangepast op basis van één of meerdere metingen van de diameter van de metaaldraad. Minstens één van de metingen gebeurt na de aanpassing, en bij voorkeur reductie, van de diameter en deze meting geeft feedback aan de installatie welke de aanpassing, en bij voorkeur reductie, van de diameter van de metaaldraad verzorgt zodat de aanpassing, en bij voorkeur reductie, van de diameter precies gecontroleerd kan worden en waardoor ook de variatie op de diameter van de metaaldraad gereduceerd wordt. De aanpassing, en bij voorkeur reductie, van de diameter van een metaaldraad kan gebeuren op verscheidene manieren en bij voorkeur door middel van (koud)walsen, plastisch rekken en draadtrekken.

Draadtrekken is een proces waarbij een dikke metaaldraad een kleinere diameter krijgt door het door één of meerdere trekstenen te trekken. De trekstenen hebben een draadtrekopening welke kleiner is dan de diameter van de metaaldraad waardoor de diameter van de metaaldraad door het draadtrekken gereduceerd wordt.

Walsen is een vormgevingstechniek waarbij een metalen draad door twee of meerdere walsrollen wordt vervormd. Het walsen van een metaaldraad kan worden toegepast om de doorsnede van de draad te wijzigen en/of een profiel aan te brengen op het draadoppervlak. Koudwalsen gebeurt bij een temperatuur onder de rekristallisatietemperatuur, bijvoorbeeld bij kamertemperatuur, en zorgt typisch voor een verhoging van de draadsterkte.

Plastische rekken is een vormgevingstechniek waarbij een metalen draad permanent uitgerokken wordt door deze te belasten boven de elasticiteitsgrens.

Meer bepaald voorziet de onderhavige uitvinding in een werkwijze voor het plastisch rekken van een metaaldraad. Meer specifiek verschaft de huidige uitvinding een werkwijze om voor het plastisch rekken van metaaldraad waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: (a) het voorzien van een metaaldraad; (b) het meten van de diameter van de metaaldraad; (c) het plastisch rekken van de metaaldraad voorzien in stap (a) en gemeten in stap (b) door middel van minstens twee roterende assen waarbij de afstand of druk tussen de roterende assen aanpasbaar is, daarbij verkrijgend een gerokken metaaldraad; (d) het meten van de diameter van de gerokken metaaldraad; (e) het aansturen van de afstand of druk tussen de roterende assen in stap (c) op basis van de diameter van de metaaldraad gemeten in stap (b) en de diameter van de gerokken metaaldraad gemeten in stap (d).

In wat volgt zal deze werkwijze verder worden toegelicht.

De hierin beschreven werkwijze is bijzonder geschikt voor het plastisch rekken van een metaaldraad op continue wijze. Hierin wordt de metaaldraad getransporteerd langs een vooraf bepaalde route op een continue manier, bij voorkeur aan een snelheid in het bereik van ongeveer 10 m/min tot ongeveer 1000 m/min, met meer voorkeur aan een snelheid in een bereik van ongeveer 50 m/min tot ongeveer 800 m/min, en met de meeste voorkeur aan een snelheid in een bereik van ongeveer 100 m/min tot ongeveer 700 m/min. De transportsnelheid van de metaaldraad kan bijvoorbeeld ongeveer 100 m/min, ongeveer 125 m/min, ongeveer 150 m/min, ongeveer 175 m/min, ongeveer 200 m/min, ongeveer 250 m/min, ongeveer 300 m/min, ongeveer 350 m/min, ongeveer 400 m/min, ongeveer 450 m/min, ongeveer 500 m/min, ongeveer 550 m/min, ongeveer 600m/min, ongeveer 650 m/min, of ongeveer 700 m/min zijn. Aangezien bij de huidige methode de diameter van de metaaldraad gereduceerd wordt, bestaat er een verschil tussen de snelheid van de metaaldraad voor het rekproces en de snelheid van de metaaldraad na het rekproces. Het verschil in snelheid komt daarbij overeen met de graad van verlenging van de draad. Zo zal een inkomende snelheid van 60 m/min bij een verlenging van de draad tussen 5% en 20% resulteren in een respectievelijke uitgaande snelheid van 63 m/min en 72 m/min, een inkomende snelheid van 120 m/min bij een verlenging van de draad tussen 5% en 20% resulteren in een respectievelijke uitgaande snelheid van 126 m/min en 144 m/min. Bij een inkomende snelheid van 600 m/min en een verlenging van de metaaldraad tussen 5% en 20% resulteren in een respectievelijke uitgaande snelheid van 630 m/min en 720 m/min.

In een continu proces blijft de transportsnelheid van de metaaldraad in elke stap van het proces zo goed als constant. De vakman zal begrijpen dat ten gevolge van het verlengen van de draad, de snelheid waarmee de metaaldraad wordt getransporteerd uitgedrukt in gewichtseenheid per tijdseenheid typisch constant blijft, terwijl de snelheid uitgedrukt in lengte-eenheid per tijdseenheid kan variëren tussen de verschillende stappen van het proces.

Met de term “in-line” zoals hierin gebruikt wordt bedoeld dat de metaaldraad de verschillende stappen van de werkwijze op een continue wijze doorloopt. Met andere woorden worden de verschillende stappen tegelijk uitgevoerd, of na elkaar zonder merkbare vertraging. Een “in-line” stap van de werkwijze impliceert dat de stap een deel is van de continue werkwijze.

In een eerste stap (a) van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt een metaaldraad voorzien. De metaaldraad kan worden voorzien op een rol. In bepaalde uitvoeringsvormen omvat stap (a) dus het ontrollen van een metaaldraad van een rol.

In bepaalde uitvoeringsvormen is de metaaldraad voorzien in stap (a) een warm gewalste metaaldraad. Dergelijke metaaldraden worden vaak gebruikt als basisproduct voor verdere verwerking. Het is echter mogelijk dat de metaaldraad voorzien is in stap (a) een koud gewalste rol is.

De metaaldraad voorzien in stap (a) kan een glad of geprofileerd oppervlak bezitten. Voorbeelden van draden met een geprofileerd oppervlak zijn geribde, gedeukte, en licht gedeukte draden. Dergelijke types draden zijn goed gekend door de vakman. Bij voorkeur is de metaaldraad welke wordt voorzien in stap (a) een gladde metaaldraad. In een andere voorkeursvorm is de metaaldraad welke wordt voorzien in stap (a) een geprofileerde metaaldraad, en bij voorkeur een geribde, gedeukte, of licht gedeukte metaaldraad.

De metaaldraad kan elke dwarsdoorsnede hebben zoals ronde, vierkante, rechthoekige, ovale of half ovale dwarsdoorsneden. De metaaldraden volgens de huidige uitvinding kunnen gekozen worden binnen een groot diameterbereik dat ligt tussen 0,1 mm en 50 mm, bij voorkeur tussen 0,5 mm en 30 mm en met meer voorkeur tussen 2 mm en 16 mm.

Voor draden met een niet-cirkelvormige dwarsdoorsnede en/of een geprofileerd oppervlak duidt de term “diameter” zoals hierin gebruikt op een equivalente diameter, meer bepaald de nominale middellijn van de draad. De term “nominale middellijn” duidt op de diameter van een denkbeeldige draad met een cirkelvormige doorsnede van dezelfde lengte en inhoud als de werkelijke draad.

De metaaldraad is vervaardigd uit één of meerdere metalen of metaallegeringen, bijvoorbeeld ijzer, staal, messing, brons, koper, aluminium, zilver, goud, of platina. In een voorkeursvorm is de draad een stalen of ijzeren draad. Stalen draden kunnen worden vervaardigd uit staal met een hoog of laag koolstofgehalte.

De hierin beschreven werkwijze omvat in een stap (b) het (in-line) bepalen of meten van de doorsnede of diameter van de metaaldraad verkregen uit stap (a) zoals hierboven beschreven. Het bepalen of meten van de diameter gebeurt zo kort mogelijk voor het plastisch rekken van de draad.

Het meten van de diameter kan op verschillende wijzen gebeuren.

In bepaalde uitvoeringsvormen wordt de diameter optisch bepaald. Dit kan gebeuren via een set van één of meerdere lichtbronnen (bijvoorbeeld laserbundels) in één of meerdere richtingen loodrecht op de draad te richten en het doorgelaten licht te detecteren. Een voorbeeld van een opstelling gebaseerd op dit principe wordt beschreven in octrooischrift EP0565090 (welke hierbij geïncorporeerd is). Een dergelijke opstelling laat toe om naast de diameter ook de ovaliteit en/of andere vorm parameters van de draad op te meten.

Geschikte opstellingen voor het meten van de diameter van de metaaldraad zijn in de handel verkrijgbaar, en beschikbaar voor een vakman.

Optische meettoestellen zijn doorgaans in staat om aan een hoge frequentie metingen (scans) uit te voeren. In bepaalde uitvoeringsvormen wordt de diameter van de metaaldraad ten minste 100, ten minste 250, ten minste 500, of ten minste 1000 maal per seconde gemeten. Dit is bijzonder voordelig in een continu proces, waarbij de metaaldraad aan een hoge snelheid wordt getransporteerd. In bepaalde uitvoeringsvormen bedraagt de afstand tussen twee opeenvolgende meetposities op de metaaldraad ten hoogste 5 cm, liever ten hoogste 2 cm, nog liever ten hoogste 1 cm, bijvoorbeeld elke 6 mm.

In bepaalde uitvoeringsvormen kan de diameter op andere wijzen worden bepaald, bijvoorbeeld aan de hand van de snelheid van de metaaldraad voor en na het plastisch rekken. Uit de snelheidsverandering kan de verlenging van de draad worden afgeleid, en dus ook de corresponderende reductie in diameter. De snelheid van de metaaldraad kan via contact of non-contact metingen gebeuren, zoals gekend door de vakman. Geschikte non-contact meettechnieken kunnen bijvoorbeeld laser Doppler snelheidsmeting omvatten. Optioneel kunnen er meerdere referentiemetingen worden uitgevoerd van de draaddiameter. Hierdoor kan de diameter preciezer worden bepaald. In bepaalde uitvoeringsvormen kan er een bijkomende bewaking van de draaddiameter door middel van een draadtreksysteem.

De hierin beschreven werkwijze omvat in een stap (c) het plastisch rekken van de metalen draad. Hierbij wordt een gerokken metaaldraad verkregen, die desgewenst verder kan worden bewerkt (zie verder). Rekprocessen voor metalen draden zijn goed gekend door de vakman. Hierbij wordt de draad gestuurd over minstens twee roterende assen of rollen. De assen worden dan bijvoorbeeld uit elkaar geduwd waardoor de draad onder druk komt te staan en waarbij bij het overschrijden van de elasticiteitsgrensde metaaldraad vervormd wordt en bijgevolg de diameter van de draad gereduceerd wordt. Een rekproces kan eveneens uitgevoerd worden door de metaaldraad te geleiden over minstens twee trekrollen waarbij de tweede trekrol een diameter heeft welke een beetje groter is dan de eerste trekrol waardoor de draad plastisch gerokken wordt. Het verschil in diameter zorgt voor het instaan van spanning op de metaaldraad.

Soms kan de gewenste vervorming eenvoudiger te verkrijgen zijn door meer dan twee roterende assen te gebruiken. In bepaalde uitvoeringsvormen omvat stap (c) van de hierin beschreven werkwijze daarom het plastisch rekken van de metaaldraad met behulp van drie, vier, vijf, zes of meer roterende assen. Bijvoorbeeld kan de kracht op de metaaldraad gradueel opgevoerd worden.

De totale vervorming van de metaaldraad door het plastisch rekken zorgt doorgaans voor een verlenging van de draad tussen 0.5 en 6%, bij voorkeur tussen 1% en 5%, bijvoorbeeld ongeveer 4%, ten opzichte van de draad voorzien in stap (a).

In een voorkeursvorm is de hierin beschreven werkwijze een werkwijze voor het koud rekken van een metaaldraad. Hierbij wordt het rekproces uitgevoerd bij een temperatuur onder de rekristallisatietemperatuur van het metaal. Meer bepaald kan het rekproces worden uitgevoerd bij kamertemperatuur. Koud rekken resulteert typisch in een toename van de treksterkte van de metaaldraad.

De hierin beschreven werkwijze omvat in een stap (d) het (in-line) bepalen of meten van de doorsnede of diameter van de gerokken draad verkregen in stap (c) zoals hierboven beschreven. Het bepalen of meten van de diameter gebeurt bij voorkeur onmiddellijk na het plastisch rekken. Door de afstand tussen de meting in stap (b) en de meting in stap (d) zoveel mogelijk te beperken, wordt de regulatie van het plastisch rekken op een snelle en accurate manier gecorrigeerd.

Het meten van de diameter kan op verschillende wijzen gebeuren.

In bepaalde uitvoeringsvormen wordt de diameter optisch bepaald. Dit kan gebeuren via een set van één of meerdere lichtbronnen (bijvoorbeeld laserbundels) in één of meerdere richtingen loodrecht op de draad te richten en het doorgelaten licht te detecteren. Een voorbeeld van een opstelling gebaseerd op dit principe wordt beschreven in octrooischrift EP0565090 (welke hierbij geïncorporeerd is). Een dergelijke opstelling laat toe om naast de diameter ook de ovaliteit en/of andere vormparameters van de draad op te meten.

Geschikte opstellingen voor het meten van de diameter van de gerokken draad zijn in de handel verkrijgbaar, en beschikbaar voor een vakman.

Optische meettoestellen zijn doorgaans in staat om aan een hoge frequentie metingen (scans) uit te voeren. In bepaalde uitvoeringsvormen wordt de diameter van de metaaldraad ten minste 100, ten minste 250, ten minste 500, of ten minste 1000 maal per seconde gemeten. Dit is bijzonder voordelig in een continu proces, waarbij de metaaldraad aan een hoge snelheid wordt getransporteerd. In bepaalde uitvoeringsvormen bedraagt de afstand tussen twee opeenvolgende meetposities op de metaaldraad ten hoogste 5 cm, liever ten hoogste 2 cm, nog liever ten hoogste 1 cm, bijvoorbeeld elke 6 mm.

In bepaalde uitvoeringsvormen kan de diameter op andere wijzen worden bepaald, bijvoorbeeld aan de hand van de snelheid van de metaaldraad voor en na het plastisch rekken. Uit de snelheidsverandering kan de verlenging van de draad worden afgeleid, en dus ook de corresponderende reductie in diameter. De snelheid van de metaaldraad kan via contact of non-contact metingen gebeuren, zoals gekend door de vakman. Geschikte non-contact meettechnieken kunnen bijvoorbeeld laser Doppler snelheidsmeting omvatten. Optioneel kunnen er meerdere referentiemetingen worden uitgevoerd van de draaddiameter. Hierdoor kan de diameter preciezer worden bepaald.

In bepaalde uitvoeringsvormen kan er een bijkomende bewaking van de draaddiameter door middel van een draadtreksysteem gebeuren.

In een bepaalde uitvoeringsvorm wordt de diameter bepaald door de afstand te meten tussen de profielen op de metaaldraad. Geprofileerde metaaldraden bevatten inkepingen zoals ribben of deuken op regelmatige afstanden. Door de afstand tussen één of meerdere profielen te meten voor de metaaldraad en de gerokken metaaldraad kan bepaald worden in welke mate het gemeten stuk metaaldraad verlengd is en bijgevolg in welke mate de diameter van de metaaldraad is afgenomen.

In een verdere stap (e) omvat de hierin beschreven werkwijze het (in-line) aansturen van de afstand of druk tussen de roterende assen in stap (c) op basis van de diameter van de metaaldraad gemeten in stap (b) en de diameter van de gerokken metaaldraad gemeten in stap (d). In bepaalde uitvoeringsvormen kan de diameter van de gerokken metaaldraad worden gemeten tijdens het rekproces (na een eerste set van minstens twee roterende assen), waarbij de sets afzonderlijk worden aangestuurd op basis van de diameter gemeten na de betreffende rek.

De aansturing gaat typisch uit van het verschil tussen een instelwaarde en de gemeten waarde, dit verschil wordt ook "foutsignaal" genoemd. Bijvoorbeeld, wanneer de gemeten diameter de instelwaarde overschrijdt, kan de uitgevoerde kracht tijdens het rekproces verhoogd worden, zodat de diameter van de metaaldraad verkleind. Omgekeerd kan wanneer de gemeten diameter lager is dan de instelwaarde, de uitgevoerde kracht tijdens het rekproces verlaagd worden, zodat de diameter van de metaaldraad vergroot.

De gekozen instelwaarde kan afhangen van de minimaal vereiste draaddiameter. Bij voorkeur wordt als instelwaarde de minimaal vereiste draaddiameter gebruikt, met een bijkomende marge. Aangezien de hierin beschreven werkwijze toelaat de spreiding op de draaddiameter te reduceren, volstaat een relatief kleine marge. Een geschikte marge bedraagt maximaal 2%, bij voorkeur maximaal 1%, en bij voorkeur maximaal 0.5%. Bij voorkeur wordt bij het rekken in stap (c) de variatie van de diameter van de metaaldraad teruggebracht tot maximaal 1%, en bij voorkeur maximaal 0.5%.

Hierbij is het belangrijk dat er ook een meting gebeurt voor het rekproces zodat alle mogelijke variaties in diameter kunnen worden opgevangen.

Een alternatief of toevoeging voor de meting van de doorsnede of diameter van de gerokken draad verkregen in stap (c) zoals hierboven beschreven, is een meting van de ovaliteit van de metaaldraad. Dit kan eveneens gebeuren door middel van de hierboven beschreven optische methode. Een bepaling van de ovaliteit kan belangrijk zijn om de kwaliteit van de gerokken metaaldraad na te gaan. Tijdens het plastisch rekken bestaat immers de mogelijkheid dat er een vervorming van de draad optreedt. De vervormde metaaldraad heeft dan een niet-cylindrische doorsnede, en de gemeten diameter is verschillend van de eigenlijke diameter. De bepaling van de ovaliteit zorgt voor een bepaling van de kwaliteit van de gerokken metaaldraad en kan fouten tijdens het plastisch rekken opmerken.

Het aanpassen van de positie van de roterende assen of de druk tussen de roterende assen gebeurt typisch motorisch, waarbij de motoren kunnen worden aangestuurd door een regelaar of controller, zoals een PID-regelaar. Een PID-regelaar (waarbij PID staat voor Proportioneel, Integrerend en Differentiërend) is een vaak voorkomende regelaar in, en is goed gekend door de vakman. Het is echter niet uitgesloten dat in andere uitvoeringsvormen, een andere regelaar kan worden gebruikt. Het aanpassen van de positie van de roterende assen of de druk tussen de roterende assen kan eveneens pneumatisch of hydraulisch gebeuren.

In bepaalde uitvoeringsvormen wordt het foutsignaal bepaald aan de hand van een (voortschrijdend) gemiddelde van een bepaald aantal metingen van de diameter. Dit heeft in het bijzonder voordelen wanneer de meetresultaten een lage precisie vertonen. Vooral metingen van geprofileerde metaaldraden vertonen vaak een lage precisie vertonen. Meer bepaald kunnen opeenvolgende metingen van geprofileerde draden relatief grote verschillen vertonen omdat de gemeten diameter typisch verschilt naargelang op of tussen ribbels wordt gemeten. Door de grote verschillen tussen de meetpunten is dan meer zinvol om de aansturing van de roterende assen te baseren op het gemiddelde van een aantal opeenvolgende datapunten.

De diameter van de gerokken draad na stap (c) hangt niet alleen af van de instelling van de roterend assen, maar ook van de diameter van de in stap (a) voorziene metaaldraad. Deze diameter kan bovendien variëren doorheen de metaaldraad. In extreme gevallen is het echter mogelijk dat de intrinsieke variatie in de metaaldraad zoals voorzien in stap (a) een niet-verwaarloosbaar aandeel heeft in de variatie op de diameter gemeten na het plastisch rekken. Dit kan tot gevolg hebben dat de aansturing van de roterende assen op basis van de gemeten diameter niet optimaal verloopt. Daarom is het voorzien dat de diameter van de metaaldraad ook wordt bepaald voor het plastisch rekken. Zo is het mogelijk om bij de aansturing van de roterende assen op basis van de gemeten diameter, een correctie uit te voeren voor de intrinsieke variatie van de diameter voor het plastisch rekken.

Om de metaaldraad door de één of meerdere sets roterende assen te sturen wordt in bepaalde uitvoeringsvormen van de hierin beschreven werkwijze of methode voorzien in een aandrijving van de metaaldraad. Bij voorkeur gebeurt de aandrijving van de metaaldraad door een aandrijfinstallatie gepositioneerd na de rekinrichting. De metaaldraad wordt op deze manier door de rekinrichting getrokken. De aandrijving van de metaaldraad gebeurt bij voorkeur door middel van één of meerdere trekblokken gepositioneerd langsheen het productieproces en bij voorkeur na de rekinrichting.

In bepaalde uitvoeringsvormen kan de gerokken metaaldraad verdere bewerkingen ondergaan, zoals: - het ontrollen van de metaaldraad; - het ontschorsen van de metaaldraad; - het coaten van de metaaldraad en/of de gerokken metaaldraad; - het aanbrengen van een profiel op de metaaldraad of gerokken metaaldraad; - het afkoelen van de gerokken metaaldraad; - het passiveren van de gerokken metaaldraad; - het ontspannen van de gerokken metaaldraad; en/of; - het opwikkelen van de gerokken metaaldraad bijvoorbeeld op een spoel of in een bundel.

In wat volgt worden deze bewerkingen kort toegelicht.

In bepaalde uitvoeringsvormen omvat de hierin beschreven werkwijze het ontrollen van de metaaldraad van een spoel of bundel. Metaaldraad, zoals bijvoorbeeld warm gewalste metaaldraad, wordt typisch getransporteerd en opgeslagen op spoelen of in bundels. Op dezelfde manier omvat de hierin beschreven werkwijze het opwikkelen, opspoelen of oprollen van de gewalste metaaldraad op een spoel of in een bundel op het einde van het proces.

In bepaalde uitvoeringsvormen omvat de hierin beschreven werkwijze het ontschorsen van de metaaldraad voorzien in stap (a). Het ontschorsen gebeurt bij voorkeur als onderdeel van stap (a), dus voor het plastisch rekken van de metaaldraad. Het ontschorsen komt neer op het ontdoen van de metaaldraad van een eventuele walshuid. Walshuid is een oxidatievorm welke ontstaat bij productie van nieuw warm gewalst staal. De oxidatielaag heeft doorgaans een dikte tussen 50 tot 500 micrometer, afhankelijk van de walscondities van het staal. De aanwezigheid van walshuid rond de metaaldraad is doorgaans ongewenst omdat het de verwerking van de draden negatief kan beïnvloeden. Zo kan de aanwezigheid van walshuid het lassen van de draden bemoeilijken, en kan het loskomen van de walshuid tijdens het rekproces schade aanrichten aan de in het proces gebruikte apparatuur. Het verwijderen van de walshuid kan op mechanische of chemische wijze gebeuren. Mechanische middelen om de walshuid te verwijderen omvatten maar zijn niet gelimiteerd tot vervormen, borstelen, en/of stralen (zoals zandstralen) van de metaaldraad. In een voorkeursuitvoering wordt de walshuid verwijderd door het (reversibel) vervormen van de draad. Dit is gekend door de vakman en gebaseerd op het principe dat de metaaldraad typisch flexibel is, terwijl de walshuid broos is. Een voldoende vervorming (bijvoorbeeld buiging, torsie, en/of rek) van de metaaldraad resulteert dus in het breken van de walshuid, waardoor deze van de metaaldraad valt. Dit kan gebeuren op continue wijze, bijvoorbeeld door het buigen van de metaaldraad over een spoel. Het ontschorsen van de metaaldraad kan eveneens gebeuren na de eerste meting van de diameter volgens stap (b).

In bepaalde uitvoeringsvormen omvat de hierin beschreven werkwijze het coaten van de metaaldraad. Meer bepaald kan de metaaldraad worden voorzien van een smeermiddel. Dit kan worden toegepast om het rekproces en het eventuele ontspannen te bevorderen. Geschikte smeermiddelen zijn goed gekend door de vakman. In bepaalde uitvoeringsvormen wordt de draad voorzien van een trekzeep zoals natriumstearaat of calciumstearaat. Bij voorkeur wordt de draad van een smeermiddel voorzien als onderdeel van stap (a), dus voor het plastisch rekken van de metaaldraad. Het smeermiddel kan worden aangebracht op een continue wijze door sproeien, onderdompelen, borstelen, of andere technieken, die gekend zijn door de vakman.

In bepaalde uitvoeringsvormen kan de gerokken metaaldraad een stap van ontspannen ondergaan. Ontspannen is een metaalbewerkingswerkwijze waarin de diameter van een draad verder in beperkte mate wordt gereduceerd door de metaaldraad te sturen over een aantal kort opeenvolgende rollen. Dit proces heeft ook een verlenging van de draad tot gevolg, die echter meestal klein is ten opzichte van de verlenging gerealiseerd tijdens het plastisch rekken. In de hierin beschreven werkwijze wordt de metaaldraad door het ontspannen typisch 0.5% verder verlengd, ten opzichte van de gerokken draad voor het draadtrekken. Naast een additionele verlenging van de metaaldraad zorgt het ontspannen eveneens voor een recuperatie van een aantal belangrijke parameters (Agt en Rm/Re) van de metaaldraad.

In bepaalde uitvoeringsvormen kan de hierin beschreven werkwijze een passiveringsstap omvatten. Passivering leidt tot de spontane vorming van een harde niet-reactieve oppervlaktefilm die verdere corrosie afremt, en kan worden bereikt door onderdompeling van de draad in één of meerdere passiveringsoplossingen zoals gekend door de vakman. Het passiveren wordt doorgaans uitgevoerd na het plastisch rekken en eventueel trekken en/of ontspannen van de draad.

In bepaalde uitvoeringsvormen kunnen de gerokken draden (op het einde van de werkwijze) worden gerecht. In andere uitvoeringsvormen worden de gerokken draden opgerold voor opslag en/of transport.

In bepaalde uitvoeringsvormen bestaat de werkwijze uit het ontrollen van de metaaldraad op de startpositie en het opspoelen of oprollen van de metaaldraad op de eindpositie en waarbij de metaaldraad tussen het ontrollen en opspoelen minstens de volgende opeenvolgende stappen ondergaat: - het ontschorsen van de metaaldraad; - het meten van de diameter van de metaaldraad; - het plastisch rekken van de metaaldraad door middel van minstens twee roterende assen waarbij de afstand of druk tussen de roterende assen aanpasbaar is, daarbij verkrijgend een gerokken metaaldraad; - het meten van de diameter van de gerokken metaaldraad; - het aansturen van de afstand of druk tussen de roterende assen in stap op basis van de diameter van de metaaldraad en de diameter van de gerokken metaaldraad; - het aandrijven van de gerokken metaaldraad; en; - het ontspannen van de gerokken metaaldraad.

In een bijzondere uitvoeringsvorm voorziet de huidige uitvinding eveneens in een rekinrichting minstens omvattende: - een ontrolinstallatie voor het ontrollen van metaaldraad; - minstens één meetinrichting voor het meten van de diameter van de metaaldraad; - rekstation omvattende minstens twee roterende assen waarbij de afstand of druk tussen de roterende assen aanpasbaar is, waarbij inkomende metaaldraad gerokken wordt daarbij verkrijgend een gerokken metaaldraad; - minstens één meetinrichting voor het meten van de diameter van de gerokken metaaldraad; - een aansturing van de afstand of druk tussen de minstens twee roterende assen vanuit de meetinrichting voor de metaaldraad en de gerokken metaaldraad; en; - trekblok voor het aandrijven van de metaaldraad.

VOORBEELDEN

Fig. 1 toont een schematische weergave van een bepaalde uitvoeringsvorm van de hierin beschreven werkwijze voor het plastisch rekkenvan een staaldraad.

De werkwijze omvat in een eerste stap (101) het voorzien van een opgerolde warm gewalste staaldraad (walsdraad), en het continu afwikkelen van de walsdraad. De draad wordt doorheen de verschillende stappen van de werkwijze getransporteerd aan een snelheid van ongeveer 7 m/s. In een eerste metingstap (102) wordt de diameter van de draad optisch gemeten. Vervolgens wordt de walsdraad plastisch gerokken (103) door de metaaldraad te leiden over twee of meerdere roterende assen welke een kracht uitvoeren op de metaaldraad. Hierbij wordt de draad ongeveer 5% tot 20% verlengd. De afstand tussen de roterende assen wordt motorisch aangestuurd waardoor de kracht op de metaaldraad aangepast kan worden. In een volgende stap (104) wordt de diameter van de gerokken draad optisch gemeten. De metingen in stap (102) en (104) gebeuren aan een frequentie van ongeveer 1200 metingen per seconde, wat neerkomt op ongeveer één meting om de 6 mm. Op basis van de gemeten diameters wordt de kracht uitgeoefend door de roterende assen in stap (103) aangestuurd (zwarte pijlen), zodat een uniforme draaddikte wordt verkregen.

De aandrijving van het proces gebeurt door middel van een aandrijving (105) welke gebruik maakt van een trekblok. In een verdere stap (106) ondergaat de draad een kleine verlenging (ongeveer 0.5%). In een laatste stap (107) wordt de draad opgerold.

Deze werkwijze laat toe de spreiding op de draaddiameter kleiner te houden in vergelijking met standaard werkwijzen. Hierdoor kan een bijkomende verlenging van 2 à 3 % worden verkregen, waarbij de vereiste minimumdiameter van de draad gegarandeerd blijft. Dit betekent dus een significante materiaalwinst.

Claims (15)

1. CONCLUSIES

   1. Werkwijze voor het plastisch rekken van metaaldraad, omvattend: (a) het voorzien van een metaaldraad; (b) het meten van de diameter van de metaaldraad; (c) het plastisch rekken van de metaaldraad voorzien in stap (a) en gemeten in stap (b) door middel van minstens twee roterende assen waarbij de afstand of druk tussen de roterende assen aanpasbaar is, daarbij verkrijgend een gerokken metaaldraad; (d) het meten van de diameter van de gerokken metaaldraad; (e) het aansturen van de afstand of druk tussen de roterende assen in stap (c) op basis van de diameter van de metaaldraad gemeten in stap (b) en de diameter van de gerokken metaaldraad gemeten in stap (d).
2. 2. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij stappen (a) tot en met (e) op een continue wijze gebeuren.
3. 3. De werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de metaaldraad continu wordt getransporteerd aan een snelheid tussen 50 m/min tot ongeveer 1000 m/min.
4. 4. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 3, waarbij de gerokken metaaldraad aangedreven wordt door een trekinstallatie gepositioneerd na de rekinrichting welke stap (c) uitvoert.
5. 5. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 4, waarin de metaaldraad voorzien in stap (a) een warm gewalste metaaldraad is.
6. 6. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 5, waarin de metaaldraad voorzien in stap (a) een gladde metaaldraad is.
7. 7. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 5, waarin de metaaldraad voorzien in stap (a) een geprofileerde metaaldraad is.
8. 8. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 7, waarbij het meten van de diameter van de metaaldraad gemeten in stap (b) en de diameter van de gerokken metaaldraad gemeten in stap (d) gebeurt via een optische meting.
9. 9. De werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de optische meting van de diameter afgeleid wordt uit de afstand tussen de profielen van de metaaldraad.
10. 10. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 7, waarbij het meten van de diameter van de metaaldraad gemeten in stap (b) en de diameter van de gerokken metaaldraad gemeten in stap (d) gebeurt via een meting van de snelheid van de metaaldraad in stap (b) en de snelheid van de gerokken metaaldraad in stap (d).
11. 11. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 10, waarbij het plastisch rekken in stap (c) een verlenging van de metaaldraad van minstens 1% veroorzaakt.
12. 12. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 11, waarbij het plastisch rekken in stap (c) de variatie van de diameter van de gerokken metaaldraad terugbrengt tot maximaal 1%.
13. 13. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 12, waarbij de methode additionele stappen omvat gekozen uit: - het ontrollen van de metaaldraad; - het ontschorsen van de metaaldraad; - het coaten van de metaaldraad en/of de gerokken metaaldraad; - het aanbrengen van een profiel op de metaaldraad of gerokken metaaldraad; - het afkoelen van de gerokken metaaldraad; - het passiveren van de gerokken metaaldraad; - het ontspannen van de gerokken metaaldraad; en/of; - het opwikkelen van de gerokken metaaldraad.
14. 14. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 13, waarbij de methode bestaat uit het ontrollen van de metaaldraad op de startpositie en het oprollen van de metaaldraad op de eindpositie en waarbij de metaaldraad tussen het ontrollen en oprollen minstens de volgende opeenvolgende stappen ondergaat: - het meten van de diameter van de metaaldraad; - het plastisch rekken van de metaaldraad door middel van minstens twee roterende assen waarbij de afstand of druk tussen de roterende assen aanpasbaar is, daarbij verkrijgend een gerokken metaaldraad; - het meten van de diameter van de gerokken metaaldraad; - het aansturen van de afstand of druk tussen de roterende assen in stap op basis van de diameter van de metaaldraad en de diameter van de gerokken metaaldraad; - het aandrijven van de gerokken metaaldraad; en; - het ontspannen van de gerokken metaaldraad.
15. 15. Rekinrichting minstens omvattende: - een ontrolinstallatie voor het ontrollen van metaaldraad; - minstens één meetinrichting voor het meten van de diameter van de metaaldraad; - rekstation omvattende minstens twee roterende assen waarbij de afstand of druk tussen de roterende assen aanpasbaar, waarbij inkomende metaaldraad gerokken wordt daarbij verkrijgend een gerokken metaaldraad; - minstens één meetinrichting voor het meten van de diameter van de gerokken metaaldraad; - een aansturing van de afstand of druk tussen de minstens twee roterende assen vanuit de meetinrichting voor de metaaldraad en de gerokken metaaldraad; en; - trekblok voor het aandrijven van de metaaldraad.