CH658074A5

CH658074A5 - Verfahren zur verguetung von walzprodukten, vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens und bewehrungsstab hergestellt nach dem verfahren.

Info

Publication number: CH658074A5
Application number: CH606182A
Authority: CH
Inventors: Samuel Balzli
Original assignee: Moos Stahl Ag
Priority date: 1982-10-18
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1986-10-15
Also published as: FI842440A0; WO1984001586A1; RO90313A; DE3390285D2; FI842440A; JPS60500675A

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Vergütung von Walzprodukten aus Stahl, insbesondere von Bewehrungsstäben, aus der Walzhitze durch Abschrecken mit Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzprodukt beim Durchlaufen der Kühlstrecke um die Längsachse rotiert wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzprodukt auf der Länge der Kühlstrecke wenigstens eine Umdrehung erfährt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzprodukt einer Verdrillung ausgesetzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an das letzte Walzgerüst Mittel zum Rotieren des Walzproduktes um seine Längsachse vorhanden sind.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel wenigstens eine Düse (50) zum Abgeben der Kühlflüssigkeit mit einem Drall ist.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Walzgerüst ein Kaliber mit ovaler Offnung vorhanden ist.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Walzgerüst die beiden Rollen axial verschoben sind.

8. Bewehrungsstab, hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit um seinen Umfang verteilt angeordneten, gleichlaufend angeordneten Schrägnppen (11, 12) versehen ist, und dass er um seine Längsachse verwunden ist.

9. Bewehrungsstab nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägrippen (11, 12; 21-26) in zwei Reihen auf sich gegenüberliegenden Partien des Stabes angeordnet sind.

10. Bewehrungsstab nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schrägrippen (11, 12) gleiche Neigungswinkel aufweisen (Fig. 2).

11. Bewehrungsstab nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägrippen (21,23,25; 22, 24, 26) abwechselnd unterschiedliche Neigungswinkel (a, ss) aufweisen (Fig. 4).

12. Bewehrungsstab nach einem der Patentansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Schrägrippen (11, 12; 21-26) noch Längsrippen (13, 14) vorhanden sind, deren Übergänge zur Oberfläche des Stabes gerundet sind.

13. Bewehrungsstab nach einem der Patentansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche elliptisch ist.

14. Bewehrungsstab nach einem der Patentansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägrippen (11, 12) über die gesamte Stablänge gleiche Teilungen (T) aufweisen.

15. Bewehrungsstab nach einem der Patentansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägnppen (21-26) abwechselnd ungleiche Teilungen (T1, T2) aufweisen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergütung von Walzprodukten insbesondere von Bewehrungsstäben gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4 sowie einen Bewehrungsstab gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Die wichtigsten Eigenschaften, die gemäss dem Verlangen seitens der Verbraucher von Rund stählen erfüllt sein sollten, sind unter anderen eine möglichst hohe Elastizitätsgrenze für die jeweilige Stahlqualität sowie eine dem jeweiligen Verwendungszweck angepasste Dauerfestigkeit, Verformbarkeit und Schweissbarkeit.

Für eine gute Schweissbarkeit und Verformbarkeit des Stahls muss dessen Kohlenstoffgehalt und Mangangehalt verringert werden, was bekanntlich in einer Verringerung der Zugfestigkeit resultiert.

Um diesen Nachteil auszuschalten, ist es bekannt, den Stahl möglichst sofort nach dem Austritt aus dem letzten Walzgerüst abzukühlen. In der DE-A 2353 034 wird vorgeschlagen, die Abkühlung durch Konvektion oder Strahlung, die eine Abhängigkeit der erwarteten Eigenschaften vom Stabdurchmesser schafft, durch eine Abschreckung der Staboberfläche mittels Kühlflüssigkeit zu verbessern. Durch diese forcierte Abkühlung soll die Aussenschicht des Stabes von etwa 1100 "C auf etwa 600 "C abgekühlt werden, wobei der Kern des Stabes auf eine Temperatur von etwa 850 "C abgekühlt wird.

Damit wird eine Vergütung der abgeschreckten Mantelschicht bewirkt, indem diese Schicht eine Umwandlung in Martensit oder Bainit erfährt, und in der Kernpartie wird eine Umwandlung des Austenits in Ferrit und Karbide bewirkt.

Untersuchungen an derart behandelten Stäben haben gezeigt, dass diese Annahmen stimmen, dass also z.B. eine bessere Schweissbarkeit bei höherer Elastizitätsgrenze erreicht werden konnte. Diese Untersuchungen haben andererseits aber auch deutlich bewiesen, dass der vergütete Mantel des Stabes über die Stablänge und den Stabquerschnitt betrachtet stark variiert, indem die Kernpartie stellenweise bis an die Oberflächenschicht heranreichen kann, so dass der Mantel querschnittsmässig betrachtet ungleich dick ist. Diese ungleichen Stellen variieren jedoch an verschiedenen Orten auf der Länge des Stabes betrachtet (siehe Bilder in Fig. 7).

Eine mögliche Erklärung für die Entstehung solcher unerwünschter Unregelmässigkeiten ist die, dass der Stab durch sein Eigengewicht in der Kühlzone nach unten abgedrängt wird, wodurch die unteren Zonen des Stabes weniger stark gekühlt und damit weniger vergütet werden als Zonen oben am Stab.

Die damit erhaltene vermeintliche Verbesserung der erwarteten Eigenschaften zeigt ihre Nachteile bei der Verarbeitung, nämlich beim Biegen, ferner können starke Streuungen der zu garantierenden Festigkeits- und Verformungseigenschaften festgestellt werden. Insbesondere ergeben sich grosse Unterschiede in den Biegewinkeln bei gleicher Einstellung der Biegemaschine. Bedingt durch die grossen Streuungen der Eigenschaften bezüglich Festigkeit muss das Vorhaltemass der zu garantierenden Werte dementsprechend grösser gewählt werden und muss durch zusätzliches Legieren oder verstärktes Vergüten kompensiert werden. Wie bekannt, verteuert das zusätzliche Legieren die Produkte, während stärkeres Vergüten eine Sprödbruchneigung bewirkt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, bei gewalzten Rundstäben diese Nachteile zu beheben.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im Patentanspruch 4 und ein Bewehrungsstab, der gemäss dem Verfahren erhalten wird, im Patentanspruch 8 gekennzeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung und an beispielsweisen Ausbildungsformen von Rundstäben erläutert.

Es zeigen:

Fig. la eine Schnittansicht eines Bewehrungsstabes zur Darstellung der Lage von Schrägrippen,
Fig. lb eine Schnittansicht ähnlich Fig. la mit zwei Schrägrippen und zusätzlichen Längsrippen,
Fig. 2 einen Grundriss eines Bewehrungsstabes mit Schrägrippen gemäss Fig. la,
Fig. 3 eine Schnittansicht einer anderen Querschnittsform eines Bewehrungsstabes,
Fig. 4 einen Grundriss des Bewehrungsstabes nach Fig. 3,
Fig. 5 eine Schnittansicht einer Ringdüse für das Kühlmedium,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Ringdüse nach Fig. 5,
Fig. 7 Fotografien von Querschnitten von Bewehrungsstäben, die nach einem bekannten Verfahren behandelt wurden, und
Fig. 8 Fotografien von Querschnitten von Bewehrungsstäben die gemäss der Erfindung behandelt wurden.

Versuche haben gezeigt, dass das Drehen der Bewehrungsstäbe während des Kühlens die genannten Nachteile beheben kann, wobei der Stab wenigstens einmal um seine Längsachse gedreht werden muss. Bei einer Walzleistung von 80 t/h muss die Kühlstrecke 10 m und länger sein, dass mit einer Wassermenge von etwa 400 m3/h der aus dem letzten Walzgerüst mit einer Temperatur von rund 1100 "C austretende Stahl auf die gewünschten rund 600 "C abzukühlen.

Wenn auf der Oberfläche die bekannten, die Haftung im Beton verbessernden Schrägrippen gleichlaufend angeordnet würden, ergäbe dies einen Drall des Stabes am Ausgang des letzten Kalibers und dieser Drall könnte dann dazu benützt werden, um die erfinderische Idee zu verwirklichen. Es ist aber bekannt, dass bei gleichlaufenden Schrägrippen die Gefahr besteht, dass sich der Bewehrungsstab beim Haftverbund mit dem Beton möglicherweise verdreht. Aus diesem Grund wurden zusätzlich Längsrippen angeordnet, die mehr oder weniger stark ausgeprägt sind. Diese Längsrippen verhindern die durch die Schrägrippen hervorgerufene Drallwirkung.

In der Zeichnung sind einige Bewehrungsstäbe dargestellt, die sich eignen, um mit Drall durch die Kühlstrecke geführt zu werden.

Dazu können die Bewehrungsstäbe 10 gemäss Fig. la und 2 lediglich mit Schrägrippen 11, 12 versehen sein oder es können gemäss Fig. 1b besonders ausgebildete Längsrippen 13, 14 vorhanden sein, die dem Bewehrungsstab im Betonverbund eine Stabilität mitgeben. Eine geeignete Form solcher Längsrippen weist eine geringere Höhe h im Vergleich mit den Schrägrippen 11, 12 auf und beim Übergang zur Oberfläche des Stabes weisen diese Längsrippen 13, 14 eine Rundung mit dem Radius r auf (siehe Fig. Ib). Die Schrägrippen 11, 12 können symmetrisch und mit gleichen Abständen T gemäss Fig. 2 oder mit unterschiedlichen Winkeln a, 13 zur Längsrichtung des Bewehrungsstabes und mit unterschiedlichen Abständen T1, T2 gemäss Fig. 4 angeordnet sein.

Wenn derart ausgebildete Stäbe 10 oder 20 durch das letzte Walzgerüst geleitet werden, ergibt sich ein gewisser Drall, durch den der Stab um seine Längsachse gedreht wird.

Diese Drehung kann durch eine Ringdüse 50 gemäss Fig. 5, 6 verstärkt werden. Diese Ringdüse 50 besitzt eine zentrale Öffnung 52 zur Durchführung eines Bewehrungsstabes 10. Die Spaltdüse 51 ist wie Fig. 5 zeigt spiralförmig zum Zentrum angeordnet und weist mehrere Durchgänge für die Leitung für die Kühlflüssigkeit auf. Der Flüssigkeitsstrahl ist durch die Pfeile S dargestellt. Der Drall D und die Walzrichtung W sind mit weiteren Pfeilen angedeutet. Versuche haben ergeben, dass mit einem Wasserdruck von 8-14 bar bei einer Kühlstrecke bis 10 m mit einer Düse und bei einer Kühlstrecke bis etwa 15 m mit zwei Düsen die verlangte Kühlung erreicht werden konnte, wobei der Stab durch die formbedingte Rotation um seine Längsachse wenigstens eine Umdrehung ausführte.

Wie Fig. 8 zeigt, ist der vergütete Mantel an vier Stellen eines Stabes wenigstens angenähert gleich dick, womit nachgewiesen ist, dass die angestrebte Verbesserung durch die Erfindung erreicht werden kann.

Eine Variante zu den Längsrippen 13, 14 in Fig. Ib liesse sich auch durch einen elliptischen Querschnitt gemäss Fig. 3 bei einem Stab 20 mit Schrägrippen 21 erzielen. Die unterbrochene Linie 23 zeigt vergleichsweise einen Kreis. Die grosse Ellipsenachse ist beispielsweise etwa 45C zur Horizontalen geneigt. Damit kann auf Längsrippen verzichtet werden, ohne die Gefahr einzugehen, dass sich der Stab aus dem Beton ausdrehen kann.

Auch bei einer solchen Ausführungsform des Bewehrungsstabes tritt der Bewehrungsstab mit einem Drall aus dem letzten Walzgerüst heraus und wird dadurch beim anschliessenden Abschrecken gleichmässig mit Kühlflüssigkeit umspült und damit ist die Wärmebehandlung gleichmässig über den Querschnitt verteilt, so dass eine praktisch gleichmässig dicke Mantelschicht entsteht, wie aus Fig. 8 ersicht lichist.

Um die Drehung des Bewehrungsstabes um seine Längsachse noch zu unterstützen, könnte im Anschluss an das letzte Walzgerüst noch eine rotierende Führung vorgesehen werden. Auch könnte das Kaliber des letzten Walzgerüstes eine ovale Öffnung aufweisen, deren Längsachse einrichtung der Neigung der Schrägrippen ausgerichtet ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Vergütung von Walzprodukten aus Stahl, insbesondere von Bewehrungsstäben, aus der Walzhitze durch Abschrecken mit Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzprodukt beim Durchlaufen der Kühlstrecke um die Längsachse rotiert wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzprodukt auf der Länge der Kühlstrecke wenigstens eine Umdrehung erfährt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzprodukt einer Verdrillung ausgesetzt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an das letzte Walzgerüst Mittel zum Rotieren des Walzproduktes um seine Längsachse vorhanden sind.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel wenigstens eine Düse (50) zum Abgeben der Kühlflüssigkeit mit einem Drall ist.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Walzgerüst ein Kaliber mit ovaler Offnung vorhanden ist.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Walzgerüst die beiden Rollen axial verschoben sind.
8. Bewehrungsstab, hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit um seinen Umfang verteilt angeordneten, gleichlaufend angeordneten Schrägnppen (11, 12) versehen ist, und dass er um seine Längsachse verwunden ist.
9. Bewehrungsstab nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägrippen (11, 12; 21-26) in zwei Reihen auf sich gegenüberliegenden Partien des Stabes angeordnet sind.
10. Bewehrungsstab nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schrägrippen (11, 12) gleiche Neigungswinkel aufweisen (Fig. 2).
11. Bewehrungsstab nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägrippen (21,23,25; 22, 24, 26) abwechselnd unterschiedliche Neigungswinkel (a, ss) aufweisen (Fig. 4).
12. Bewehrungsstab nach einem der Patentansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Schrägrippen (11, 12; 21-26) noch Längsrippen (13, 14) vorhanden sind, deren Übergänge zur Oberfläche des Stabes gerundet sind.
13. Bewehrungsstab nach einem der Patentansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche elliptisch ist.
14. Bewehrungsstab nach einem der Patentansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägrippen (11, 12) über die gesamte Stablänge gleiche Teilungen (T) aufweisen.
15. Bewehrungsstab nach einem der Patentansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägnppen (21-26) abwechselnd ungleiche Teilungen (T1, T2) aufweisen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergütung von Walzprodukten insbesondere von Bewehrungsstäben gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4 sowie einen Bewehrungsstab gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Die wichtigsten Eigenschaften, die gemäss dem Verlangen seitens der Verbraucher von Rund stählen erfüllt sein sollten, sind unter anderen eine möglichst hohe Elastizitätsgrenze für die jeweilige Stahlqualität sowie eine dem jeweiligen Verwendungszweck angepasste Dauerfestigkeit, Verformbarkeit und Schweissbarkeit.

Für eine gute Schweissbarkeit und Verformbarkeit des Stahls muss dessen Kohlenstoffgehalt und Mangangehalt verringert werden, was bekanntlich in einer Verringerung der Zugfestigkeit resultiert.

Um diesen Nachteil auszuschalten, ist es bekannt, den Stahl möglichst sofort nach dem Austritt aus dem letzten Walzgerüst abzukühlen. In der DE-A 2353 034 wird vorgeschlagen, die Abkühlung durch Konvektion oder Strahlung, die eine Abhängigkeit der erwarteten Eigenschaften vom Stabdurchmesser schafft, durch eine Abschreckung der Staboberfläche mittels Kühlflüssigkeit zu verbessern. Durch diese forcierte Abkühlung soll die Aussenschicht des Stabes von etwa 1100 "C auf etwa 600 "C abgekühlt werden, wobei der Kern des Stabes auf eine Temperatur von etwa 850 "C abgekühlt wird.

Damit wird eine Vergütung der abgeschreckten Mantelschicht bewirkt, indem diese Schicht eine Umwandlung in Martensit oder Bainit erfährt, und in der Kernpartie wird eine Umwandlung des Austenits in Ferrit und Karbide bewirkt.

Untersuchungen an derart behandelten Stäben haben gezeigt, dass diese Annahmen stimmen, dass also z.B. eine bessere Schweissbarkeit bei höherer Elastizitätsgrenze erreicht werden konnte. Diese Untersuchungen haben andererseits aber auch deutlich bewiesen, dass der vergütete Mantel des Stabes über die Stablänge und den Stabquerschnitt betrachtet stark variiert, indem die Kernpartie stellenweise bis an die Oberflächenschicht heranreichen kann, so dass der Mantel querschnittsmässig betrachtet ungleich dick ist. Diese ungleichen Stellen variieren jedoch an verschiedenen Orten auf der Länge des Stabes betrachtet (siehe Bilder in Fig. 7).

Eine mögliche Erklärung für die Entstehung solcher unerwünschter Unregelmässigkeiten ist die, dass der Stab durch sein Eigengewicht in der Kühlzone nach unten abgedrängt wird, wodurch die unteren Zonen des Stabes weniger stark gekühlt und damit weniger vergütet werden als Zonen oben am Stab.

Die damit erhaltene vermeintliche Verbesserung der erwarteten Eigenschaften zeigt ihre Nachteile bei der Verarbeitung, nämlich beim Biegen, ferner können starke Streuungen der zu garantierenden Festigkeits- und Verformungseigenschaften festgestellt werden. Insbesondere ergeben sich grosse Unterschiede in den Biegewinkeln bei gleicher Einstellung der Biegemaschine. Bedingt durch die grossen Streuungen der Eigenschaften bezüglich Festigkeit muss das Vorhaltemass der zu garantierenden Werte dementsprechend grösser gewählt werden und muss durch zusätzliches Legieren oder verstärktes Vergüten kompensiert werden. Wie bekannt, verteuert das zusätzliche Legieren die Produkte, während stärkeres Vergüten eine Sprödbruchneigung bewirkt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, bei gewalzten Rundstäben diese Nachteile zu beheben.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im Patentanspruch 4 und ein Bewehrungsstab, der gemäss dem Verfahren erhalten wird, im Patentanspruch 8 gekennzeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung und an beispielsweisen Ausbildungsformen von Rundstäben erläutert.

Es zeigen: **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.