DE1182277B - Verfahren zur Erhoehung der Streckgrenze und der Festigkeit von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere von Betonbewehrungsstaehlen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze und der Festigkeit von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere von Betonbewehrungsstählen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze und der Festigkeit von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere von Betonbewehrungsstählen, wie Baustahldrähten bzw. -stäben u. dgl., welches durch Recken auf kaltem Wege mittels Hin- und Herbiegen des Draht- bzw. Stabmaterials od, dgl. durchgeführt wird und das sich besonders durch seine Einfachheit und Wirtschaftlichkeit sowie dadurch auszeichnet, daß stets gleichmäßige und einwandfreie Endprodukte erhalten werden.
• Das Kaltverformen zum Zwecke der Erhöhung insbesondere der Zugfestigkeit von Baustählen in Form von Drähten, Stäben od. dgl. für die Bewehrung von Stahlbetonbauteilen wird bisher in der Weise durchgeführt, daß das Material entweder durch gelochte Zieheisen gezogen oder verdreht, d. h. tordiert wird. Das erstgenannte Verfahren wird vorzugsweise für Drähte bzw. Stäbe für Baustahlmatten, das zweitgenannte vor allem bei der Herstellung von Stabstahl für Armierungszwecke angewandt.
• Das Ziehverfahren hat den wesentlichen Nachteil, daß es verhältnismäßig kostspielig ist. Dies beruht nicht zuletzt darauf, daß die Zieheisen relativ teuer sind. Ein weiterer Nachteil des Ziehverfahrens liegt darin, daß eine erzwungene Querkontraktion entsteht, 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 Zusammendrücken quer zur Achse des Materials hinzukommt. In bezug auf die Qualität des Materials verursacht dies eine unerwünschte, aber zwangläufig in Kauf genommene Verringerung der Bruchdehnung: Dem Ziehen eines Drahtes oder Stabes auf einen geringeren Durchmesser kommt das Kaltwalzverfahren gleich, bei dem die vorgenannten Nachteile ebenso auftreten.
• Es ist aber auch bereits bekanntgeworden, durch Kaltwalzen zu günstigen Ergebnissen zu kommen, wobei runde Drähte oder Stäbe zuerst etwa oval und anschließend sofort wieder rund auf einen kleineren Durchmesser gewalzt werden, beispielsweise von 14 mm Durchmesser auf 12 - 14 mm oval und dann auf 12 mm Durchmesser. Aber auch diese Methode ist ungünstig und unwirtschaftlich und führt nicht zu dem gewünschten Ergebnis.
• Das bereits erwähnte Verdrehen des kalten Drahtes bzw. Stabes weist den Nachteil auf, daß man das Tordieren bei großen Materiallängen nur mit entsprechend großem Aufwand unter nicht unbeträchtliehen Schwierigkeiten durchführen kann, so daß die Wirtschaftlichkeitsfrage eine beträchtliche Rolle spielt. Fernerhin erweist es sich als nachteilig, daß das Material dabei über seinen Gesamtquerschnitt nicht gleichmäßig gereckt wird, d. h. daß die Reckung des Materials vom Mittelpunkt bis zur Peripherie nicht gleichmäßig ist, sondern nach außen hin zunimmt.
• Den bekannten Verfahren zur Kaltbehandlung von Baustahldrähten bzw. -stäben zwecks Erhöhung der Streckgrenze und der Festigkeit gegenüber weist dasjenige gemäß der Erfindung den Vorteil auf, daß es kontinuierlich bei endlosem Material durchgeführt werden kann, einfach und billig ist, keine durch äußere Einwirkung bewirkte Gefügeänderung des Materials mit sich bringt und daß man gegebenenfalls auch Stäbe bzw. Drähte von nicht gleichbleibendem Querschnitt, wie z. B. Querrippenstähle, bearbeiten kann.
• Gemäß der Erfindung wird das zu behandelnde draht- bzw. Stab- oder stangenförmige Walzgut über wenigstens drei hintereinanderliegende Biegerollen gezogen, wobei der Grad der Umschlingung der Biegerollen durch das über sie gezogene Walzgut, das Verhältnis der Rollendurchmesser zum Durchmesser des Walzgutes und die Zugkraft derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Streckgrenze des Walzgutes nach Passieren der Biegerollen um wenigstens 25"/o gegenüber dem ursprünglichen Wert erhöht ist. Vorteilhafterweise wird der Krümmungs-bzw. Biegungsradius verhältnismäßig klein gehalten; er sollte etwa dem 4- bis -10fachen; vorzugsweise etwa dem 5- bis 7fachen des Drahtdurchmessers entsprechen. Versuche haben gezeigt, daß diese Werte sehr günstig sind, um zu dem erstrebten Ergebnis zu kommen, d. h. ein Material zu erhalten, welches schließlich eine über den gesamten Querschnitt völlig gleichmäßige Reckung aufweist und sich somit durch eine gleichmäßige, gute Qualität und günstige Festigkeitswerte auszeichnet.
• Der Grad der Umschlingung der Biegerollen durch das Walzgut sollte möglichst groß sein; er richtet sich insbesondere nach der Anzahl der Biegerollen und dem Maß der gewünschten Reckung. Je weniger Biegerollen vorhanden sind, desto größer muß der Umschlingungswinkel sein. Bei drei bis vier Biegerollen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Umschlingungswinkel von etwa 90-- bis 180° zu wählen. Wird das Walzgut über mehr als vier hintereinanderliegende Rollen gezogen, so ist der Umschlingungswinkel entsprechend zu verkleinern, um jeweils die gewünschte Reckung zu erhalten, da der Widerstand bei mehreren Biegerollen mit kleinerem Umschlingungswinkel denselben Wert ergibt wie drei oder vier Biegerollen bei größeren Umschlingungswinkeln.
• Es verdient noch Erwähnung, daß es an und für sich bereits bekannt ist, durch schwaches Hin- und Herbiegen von Drähten bzw. Rundstählen diese zu entzundern. Üblicherweise wird dies dadurch erreicht, daß man den Draht od. dgl. über zwei Rollen laufen läßt, deren Achsen zueinander um 90° verdreht sind. Weiterhin ist es bereits bekannt, durch öfteres Hin- und Herbiegen eine Verfestigung des Materials zu erreichen. Bei diesen Maßnahmen handelt es sich aber nicht um solche, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, da bei diesen das sehr wesentliche Recken fehlt. Schließlich ist zum Stand der Technik das Geraderichten von Drähten und Stäben mit Hilfe der bekannten Rollenrichtapparate zu nennen, da die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine entfernte Ähnlichkeit mit den Rollenrichtapparaten aufweist; bei letzteren findet aber nur ein ganz minimales Hin- und Herbiegen statt, was aber etwas grundsätzlich anderes darstellt als das Recken des Materials in der erfindungsgemäßen Weise, mit dem Ziel, die Streckgrenze des Materials zu erhöhen und dessen Festigkeit zu verbessern, wobei ein absolut gleichmäßiges Ergebnis über die gesamte Länge des Erzeugnisses erhalten wird.
• Der Vorgang bei dem erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren ist wie folgt zu erklären: Der über die erste Biegerolle gezogene Draht erfährt bereits infolge eines entspechend großen Umschlingungsgrades nicht allein eine reine Biegung, weil er einer starken Biegung einen erheblichen Widerstand entgegensetzt, dessen Überwindung Zugkräfte in Längsrichtung 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 stärkerem 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. Biegurrgsmittelpunkt hin in die inneren Randschichten. Dementsprechend werden die nach außen zu liegenden Fasern umso stärker gereckt. Wird dieser Vorgang in entgegengesetzter Richtung wiederholt, so erfahren die zuvor wenig öder überhaupt nicht gereckten Fasern eine maximale Reckung; 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% od. dgl., erzielt. Bei einer Behandlung von Material mit einer Streckgrenze von etwa 2500 kg/cm2 zu einem solchen mit etwa 5000 kg/cm2 beträgt die Zugkraft etwa 2500 kg/cm2; sie entspricht also der Größenordnung der Streckgrenze des Ausgangsmaterials.
• Erfahrungsgemäß läßt sich, wie Versuche zeigten, jeder Reckungsgrad innerhalb geringer Toleranzgrenzen erreichen, so daß man praktisch jede gewünschte Verbesserung erzielen kann. Dies hängt von der Anzahl der Rollen ab, über die der Draht gezogen wird, vom Durchmesser der Rollen und von deren Umschlingungsgrad. Zweckmäßigerweise wird so vorgegangen, daß man den Durchmesser der Rollen unverändert läßt und zunächst den Umschlingungsgrad ändert und empirisch die zweckentsprechende 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 Materials und dessen Stärke eine gewisse Rolle spielt.
• Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung kann an und für sich beliebiger Art sein. Voraussetzung ist lediglich, daß der Zweck in der erfindungsgemäßen Weise erreicht wird. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch eine Vorrichtung erwiesen, bei welcher jeweils zwei ein Paar bzw. eine Gruppe bildende Biegerollen. deren Achsen parallel zueinander und senkrecht zur Hauptzugrichtung des Drahtes liegen, hintereinander angeordnet sind und vorzugsweise senkrecht zur Hauptzugrichtung verstellbar sind, um auf diese Weise den Umschlingungswinkel in gewünschter Weise einstellen zu können. Bei Anordnung von zwei Paaren bzw. Gruppen von Biegerollen sind die Rollenachsen der zweiten Gruppe zu den Rollenachsen der ersten Gruppe gegebenenfalls um 90° verdreht. Jeweils ein Rollenpaar bzw. eine Rollengruppe kann vorteilhafterweise auf einer drehbaren Scheibe gelagert sein, die in gewünschter Lage festgestellt werden können, so daß man durch Drehen der Scheiben um einen bestimmten Winkel gleichfalls den Umschlingungswinkel der Biegerollen mühelos einstellen kann. Die Rollen der Vorrichtung sind vorteilhafterweise auswechselbar gelagert, um den Durchmesser gegebenenfalls jeweils der Stärke des zu reckenden Materials anpassen zu können.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Vorrichtung schematisch dargestellt.
• Die Zeichnung zeigt den prinzipiellen Aufbau einer einfacheren Vorrichtung mit zwei Umlenkrollenpaaren für den zu reckenden Draht.
• Die drehbar gelagerten Scheiben 11 bzw. 12 tragen die auswechselbaren Rollen 13 und 14 bzw. 15 und 16, über die der mittels gegebenenfalls verstellbarer Leitrollen 17 geführte Draht 18 in Richtung des Pfeiles P gezogen wird. Am Rande der Scheiben 11 und 12 befindet sich eine Gradeinteilung 19 und dieser gegenüber eine Marke 20, um eine genaue Einstellung der Winkellage der Scheiben 11 bzw. 12 vornehmen zu können.
• Den Biegerollen 15 und 16 auf der Scheibe 12 nachgeschaltet sind die Richtrollen 21.
• Zum Festklemmen der Scheiben 11 bzw. 12 können bekannte Mittel dienen, z. B. entweder in entsprechende Rasten am Umfang der Scheibe eingreifende Sperrklinken oder eine axial festgelegte, drehbare Schnecke, die in eine Umfangsverzahnung der Scheiben eingreift, oder andere.
• Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Scheibe mit dem zweiten Rollenpaar gegenüber der Scheibe mit dem ersten Rollenpaar um 90° verdreht; zwischen den beiden Scheiben sind dann noch zwei Leitrollen vorgesehen.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze und der Festigkeit von Walzstahlerzeugnissen, insbesondere Betonbewehrungsstählen, wie Baustahldrähten und -stäben, durch Recken auf kaltem Wege mittels Hin- und Herbiegen, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das draht-, Stab- oder stangenförmige Walzgut über wenigstens drei hintereinanderliegende Biegerollen gezogen wird, wobei der Grad der Umschlingung der Biegerollen durch das über sie gezogene Walzgut, das Verhältnis der Rollendurchmesser zum Durchmesser des Walzgutes und die Zugkraft derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Streckgrenze des Walzgutes nach Passieren der Biegerollen um wenigstens 25% gegenüber dem ursprünglichen Wert erhöht ist.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rollen (13,14; 15,16) je einer Gruppe von Biegerollen an schwenk- oder drehbaren, in gewünschter Lage feststellbaren Lagerträgern (11; 12) gelagert sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerträger (11;12) als vorzugsweise mit einer Gradeinteilung (19) versehene Scheiben ausgebildet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daB die Biegerollen (13, 14,15,16) auswechselbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 928 957, 690 484; britische Patentschrift Nr. 678 776; schweizerische Patentschrift Nr. 213 848; USA.-Patentschrift Nr. 2 347 904; I. Billigmann, »Stauchen und Pressen«, 1953, S. 56 bis 58; »Draht-Welt«, 38. Jahrgang (1952), Heft 5, S. 52 bis 54.