Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze und der Festigkeit von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere Betonbewehrungsstählen, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze und der Festigkeit von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere Betonbeweh- rungsstählen, wie Baustahldrähten, -stäben und der gleichen,
für Armierungen von Stahlbetonbauwerken und dergleichen durch Recken auf kaltem Wege, das sich besonders durch seine Einfachheit und Wirt schaftlichkeit sowie dadurch auszeichnet, dass stets gleichmässige und einwandfreie Endprodukte erhalten werden.
Das Kaltveredeln zum Zwecke der Erhöhung ins besondere der Zugfestigkeit von Baustählen in Form von Drähten, Stäben oder dergleichen für die Be wehrung von Stahlbetonbauten wird bisher in der Weise durchgeführt, dass das Material entweder durch gelochte Zieheisen gezogen oder verdreht, das heisst tordiert wird. Das erstgenannte Verfahren wird vor zugsweise von der Baustahlgewebeindustrie, das zweitgenannte bei der Herstellung von sogenanntem Torstahl angewandt.
Das Ziehverfahren hat den wesentlichen Nachteil, dass es verhältnismässig kostspielig ist. Dies beruht n<B><U>'</U></B> ht zuletzt darauf, dass die Zieheisen relativ teuer 1c sind. Ein weiterer Nachteil des Ziehverfahrens liegt darin, dass eine erzwungene Querkontraktion ent steht, wenn das Material durch das Ziehen durch einen verengten Querschnitt unter Anwendung grosser Kräfte gezwängt wird.
Diese Methode weicht vom reinen Recken durch Strecken des Materials dadurch ab, dass zusätzlich ein gewaltsames Zusammendrük- ken quer zur Achse des Materials hinzukommt. In bezug auf die Qualität des Materials verursacht dies eine unerwünschte, aber zwangläufig in Kauf genom mene Verringerung der Bruchdehnung.
Dem Ziehen eines Drahtes oder Stabes auf einen geringeren Durchmesser kommt das Kaltwalzverfah- ren gleich, bei dem die vorgenannten Nachteile eben so auftreten.
Eigene Versuche, durch Kaltwalzen zu günstigen Ergebnissen zu kommen, wurden in der Weise durch geführt, dass runde Drähte oder Stäbe zuerst etwa oval und anschliessend sofort wieder rund auf einen kleineren Durchmesser gewalzt werden, beispiels weise von 14 mm 0 auf 12 mal 14 mm oval und dann auf 12 mm 0.
Das bereits erwähnte Verdrehen des kalten Drah tes bzw. Stabes weist den Nachteil auf, dass man das Tordieren bei grossen Materiallängen nur mit ent sprechend grossem Aufwand unter nicht unbeträchtli chen Schwierigkeiten durchführen kann, so dass die Wirtschaftlichkeitsfrage eine beträchtliche Rolle spielt. Fernerhin erweist es sich als nachteilig, dass das Ma terial dabei über seinen Gesamtquerschnitt nicht gleichmässig gereckt wird, das heisst, dass die Verede lung vom Mittelpunkt bis zur Peripherie nicht gleich mässig ist, sondern nach aussen hin zunimmt.
Den bekannten Verfahren zur Kaltveredelung von Baustahldrähten bzw. -stäben gegenüber weist dasjenige gemäss der Erfindung den Vorteil auf, dass' es kontinuierlich durchgeführt werden kann, einfach und billig ist und dass man auch Materialien von nicht gleichbleibendem Querschnitt, wie z. B. Querrippen stähle, veredeln kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht nun dar in, dass man zur Erhöhung der Streckgrenze und der Festigkeit von Walzstahlerzeugnissen wie Beton bewehrungsstählen, Baustahldrähten und Baustahl stäben für Armierungen von Stahlbetonbauwerken und ähnlichen Bauwerken durch Recken auf kaltem Wege die Erzeugnisse durch eine von Biegerollen ge bildete Führungsbahn zieht, die wenigstens zwei und in zueinander entgegengesetzten Richtungen verlau- fende Krümmungen aufweist und durch ihre Krüm mungen einen derartigen Widerstand auf die Erzeug nisse bei deren Durchziehen ausübt, dass sie gereckt werden.
Versuche haben gezeigt, dass es zweckmässig ist, den Krümmungs- bzw. Biegungsradius so gross bzw. klein zu machen, dass das dem Krümmungs- bzw. Biegungsmittelpunkt zugekehrte Randmaterial des Drahtes bzw. Stabes nicht oder nur in geringem Masse gereckt wird, so dass die Reckung über den Quer schnitt des Materials gleichmässig ansteigt. Bei der nachfolgenden, entgegengesetzten Biegung bzw. Krümmung des Drahtes bzw.
Stabes liegen die Ver hältnisse umgekehrt, so dass dadurch schliesslich ein über den gesamten Querschnitt völlig gleichmässig gerecktes Material erhalten wird, das sich durch eine gleichmässige, gute Qualität und günstige Festigkeits werte auszeichnet. Dies wird mit einem Krümmungs- bzw. Biegungsradius erreicht, der etwa dem 4- bis 10fachen, vorzugsweise etwa dem 5- bis 7fachen des Drahtdurchmessers entspricht.
Der Grad der Umschlingung der Kreislinien um die Krümmungs- bzw. Biegungsmittelpunkte durch den Draht und dergleichen sollte möglichst gross sein; er richtet sich insbesondere nach dem Mass der ge wünschten Reckung und beträgt vorzugsweise etwa 15-l80 . Wird der Draht bzw. Stab nur zweimal in entgegengesetzter Richtung gekrümmt bzw. gebogen, so hat es sich als zweckmässig erwiesen, Umschlin- gungswinkel von etwa 90-180 zu wählen. Erfolgt die Krümmung bzw.
Biegung viermal oder auch sechs mal hintereinander, so ist der Umschlingungswinkel zu verkleinern, und zwar bis zu etwa 15 , um dennoch die gewünschte Reckung zu erhalten, da der Wider stand bei mehrfachem Biegen mit kleinerem Um schlingungswinkel denselben Wert ergibt wie ein zweimaliges Biegen bei grösseren Umschlingungswin- keln.
Der über die erste Rolle gezogene Draht erfährt bereits infolge eines entsprechend grossen Umschlin- gungsgrades über einen entsprechend grossen Kreis bogen nicht allein eine reine Biegung, weil er einer starken Biegung einen erheblichen Widerstand ent gegensetzt, dessen Überwindung Zugkräfte in Längs richtung erfordern. Bei der zweiten Rolle, über die der Draht bzw. Stab gezogen wird und bei der diese üblicherweise in entgegengesetzter Richtung gebogen werden, tritt diese Erscheinung in noch weit stärke rem Masse auf. Eine weitere Steigerung ergibt sich bei der dritten und vierten Rolle.
Beim Ziehen über die erste Rolle verlagert sich die neutrale Faser von der Mitte gegen den Krümmungs- bzw. Biegungsmittel- punkt hin in die inneren Randschichten. Dementspre chend werden die nach aussen zu liegenden Fasern um so stärker gereckt.
Wird dieser Vorgang in entgegengesetzter Rich tung wiederholt, so erfahren die zuvor wenig oder überhaupt nicht gereckten Fasern eine maximale Rek.- kung, insgesamt wird aber ein absolut gleichmässiges Recken des Materials über den gesamten Querschnitt und damit eine Verlängerung um einen gewünschten Verhältniswert, beispielsweise von 5, 10, 20 %,
er- zielt. Bei einer Veredelung von Material mit einer Streckgrenze von etwa 2500 kg/cm2 auf etwa 5000 kg'cm2 beträgt die Zugkraft etwa 2500 kg!cm2; sie entspricht also der Grössenordnung der Streck grenze des Ausgangsmaterials.
Erfahrungsgemäss lässt sich, wie Versuche zeig ten, jeder Reckungsgrad innerhalb geringer Toleranz grenzen erreichen, so dass man praktisch jede ge wünschte Vergütung erzielen kann. Dies hängt von der Anzahl der Rollen ab, über die der Draht ge zogen wird, vom Durchmesser der Rollen und von deren Umschlingungsgrad. Zweckmässigerweise wird so vorgegangen, dass man den Durchmesser der Rol len unverändert lässt und zunächst den Umschlin- gungsgrad ändert und empirisch die zweckentspre chende Einstellung der Rollen zueinander bzw.
den entsprechenden Umschlingungsgrad ermittelt, bei dem die gewünschte Reckung erhalten wird. Dabei ist zu beachten, dass auch die Zusammensetzung des Ma terials und dessen Stärke eine gewisse Rolle spielt.
Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung kann an und für sich beliebiger Art sein. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Vorrichtung erwiesen, deren besonderes Kennzeichen darin be steht, dass mehrere, jeweils zwei ein Paar bzw. eine Gruppe bildende Umlenkrollen, deren Achsen parallel zueinander und senkrecht zur Hauptzugrichtung des Drahtes liegen, hintereinander angeordnet sind und vorzugsweise senkrecht zur Hauptzugrichtung ver stellbar sind, um auf diese Weise den Umschlingungs- winkel in gewünschter Weise einstellen zu können. Bei Anordnung von zwei Paaren bzw. Gruppen von Rollen sind die Rollenachsen der zweiten Gruppe zu den Rollenachsen der ersten Gruppe gegebenenfalls um 90 verdreht.
Ein Rollenpaar bzw. eine Rollen gruppe ist vorteilhafterweise auf einer drehbaren Scheibe gelagert, die in gewünschter Lage festgestellt werden kann, so dass man durch Drehen der Scheibe um einen bestimmten Winkel gleichfalls den Um schlingungswinkel der Rollen mühelos einstellen kann. Die Rollen der Vorrichtung sind vorteilhafterweise auswechselbar gelagert, um den Durchmesser ge gebenenfalls jeweils der Stärke des zu reckenden Ma terials anpassen zu können.
In der Zeichnung sind zwei bevorzugte Ausfüh rungsbeispiele einer zur Durchführung des erfindungs gemässen Verfahrens dienenden Vorrichtung sche matisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau an Hand einer einfacheren Vorrichtung mit zwei Umlenkrollen den zu reckenden Draht, Fig. 2 eine Vorrichtung mit zwei Rollenpaaren. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, trägt die drehbar ge lagerte Scheibe 1 die beiden Rollen 2 und 3, über die der mittels verstellbarer Leitrollen geführte Draht 4 gezogen wird. Am Rande der Scheibe 1 befindet sich eine Gradeinteilung 5 und dieser gegenüber eine Marke 6, um eine genaue Einstellung der Winkellage der Scheibe 1 vornehmen zu können.
Zum Festklermmen der Scheibe 1 können be kannte Mittel dienen, z. B. entweder in entsprechende Rasten am Umfang der Scheibe eingreifende Sperr klinken oder eine axial festgelegte, drehbare Schnecke, die in eine Umfangsverzahnung der Scheibe 1 ein greift.
Eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt, bei der zwei Rollenpaare hinter einander angeordnet sind. Der Draht 7 wird über Leitrollen 8 aus den Rollen 9 und 10 des ersten Rol lenpaares, das auf einer dreh- und verstellbaren Scheibe 11 gelagert ist, und dann über das zweite Paar Rollen 12 und 13 auf der Scheibe 14 geführt, um anschliessend die Richtrollen 15 zu passieren. Zur Erleichterung der Einstellung der Winkellage der Scheiben 11 und 14 dienen die Skalen 16 bzw. 17 und die entsprechenden zugehörigen Marken 18 und 19. Die beiden Scheiben 11 und 14 liegen hier in der gleichen Ebene.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausfüh rungsform ist die Scheibe mit dem zweiten Rollen paar gegenüber der Scheibe mit dem ersten Rollen paar um 90 verdreht; zwischen den beiden Scheiben sind dann noch zwei Leitrollen vorgesehen.