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Vorrichtung zur Behandlung von runden Walzstahlerzeugnissen, insbesondere
von Betonbewehrungsstählen, wie Stahlstäben bzw. -drähten, zwecks Erhöhung der Streckgrenze
und der Festigkeit Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von runden
Walzstahlerzeugnissen, insbesondere von Betonbewehrungsstählen, wie Baustahldrähten
bzw. -stäben u. dgl., mit deren Hilfe die Streckgrenze und die Festigkeit erhöht
werden können. Dies geschieht durch Recken auf kaltem Wege durch Hin- und Herbiegen
des Draht- bzw. Stabmaterials od. dgl. Die Vorrichtung zeichnet sich besonders durch
ihre Einfachheit und Wirtschaftlichkeit sowie dadurch aus, daß stets gleichmäßige
und einwandfreie Endprodukte erhalten werden.
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Das Kaltverformen zum Zweck 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.
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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.
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Dem Ziehen eines Drahtes oder Stabes auf einen geringeren Durchmesser
kommt das Kaltwalzen mit dem gleichen Ziel gleich, bei dem aber die vorgenannten
Nachteile ebenso auftreten.
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Es ist aber auch bereits bekanntgeworden, durch Kaltwalzen zu günstigen
Ergebnissen zu gelangen, wobei runde Drähte oder Stäbe zuerst etwa oval und anschließend
wieder rund auf einen kleineren Durchmesser gewalzt werden, beispielsweise von 14
mm Durchmesser auf 12 - 14 mm oval und dannauf 12 mm Durchmesser. Aber auch diese
Methode ist ungünstig, weil sie mit dem beschriebenen Nachteil gewaltsamer Querkontraktion
und daher geringerer Bruchdehnung behaftet ist.
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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 unbeträchtlichen 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.
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Es ist weiterhin bekanntgeworden, draht- bzw. stab- oder stangenförmiges
Walzgut dadurch zu entzundern, daß man dieses über eine Reihe von hintereinanderliegenden
Biegerollen zieht. Bei Untersuchungen eines derart behandelten Walzgutes wurde festgestellt,
daß sich die Streckgrenze bis um etwa ein Viertel erhöht. Dies stellt aber eine
ursprünglich nicht beabsichtigt gewesene Nebenwirkung dar, denn Sinn und Zweck des
Biegens des Walzgutes war, eine möglichst vollkommene Entzunderung des so behandelten
Materials zu erreichen.
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Bei den Rollenbiegevorrichtungen finden in aller Regel Rollen Verwendung,
die eine zylindrische oder eine konkave Umfangsfläche mit einem bestimmten Durchmesser
aufweisen, über die das zu behandelnde Material gezogen wird, wobei es die Rollen
über einen bestimmten, von der gegenseitigen Lage der Rollen abhängigen Winkel umschlingt.
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Es wurde festgestellt, daß ein einwandfreies Biegen eines Stabes nur
über die erste Biegerolle erfolgt, daß aber das erwünschte Zurückbiegen in genau
entgegengesetzter Richtung durch Ziehen des Stabes über eine zweite Biegerolle nicht
in dem Ausmaß
erfolgt, wie es notwendig wäre, um eine Reckung des
Materials zu erreichen, die über den gesamten Querschnitt gleichmäßig erfolgt ist.
Dies beruht darauf, daß das einmal gebogene Material nach dem Verlassen oder auch
schon beim Verlassen der ersten Biegerolle -sich in -`der Richtung seiner Hauptachse
verdreht, und von der zweiten und dritten Biegerolle im wesentlichen im gleichen
Sinn gebogen wird wie' vbri- der ersten Biegerolle. Dieses Ausweichen bzw: Verdrehen-
des Stabes bzw. Drahtes beim Bestreben, ihn, nachdem er einmal bereits gebogen worden
ist, zurückzubiegen, beruht darauf, daß er nicht ausreichend fest und sicher auf
der Oberfläche der Biegerollen üblicher Konstruktion aufliegt, so daß die Reibungskräfte
nicht ausreichen, um ein Verdrehen mit Sicherheit zu verhindern.
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Um nun aber eiüvvandfreie Ergebnisse zu erzielen, was für die Zulassung
von durch Recken qualitativ verbesserten Walzeizeügnissen in Draht- oder Stabform
wesentlich ist, und deren. Gleichmäßigkeit zu gewährleisten, daß die Drähte bzw.
Stäbe über ihren gesamten Querschnitt eine gleichmäßige Reckung erfahren haben,
wird zwecks Vermeidung der Mängel der bisher für das Entzundern verwendeten Vorrichtung
gemäß der Erfindung vorgeschlagen, einerseits diese für das systematische Recken
von runden Walzstahlerzeugnissen zu verwenden, andererseits aber sie hierzu in der
Weise zu verbessern, daß die Rollen, über welche -die Drähte bzw. Stäbe gezogen
werden, Keilnuten aufweisen, so daß die Drähte bzw. Stäbe nichtmehr auf einer zylindrischen
oder ähnlichen Umfangsfläche der Rollen aufliegen, sondern in Keilnuten liegen,
die, wie die Praxis gezeigt hat, jegliche Verdrehung der Stäbe oder Drähte mit Sicherheit
ausschließen.
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Die Keihmten haben einen Flankenwinkel von etwa 40 bis 80°, vorzugsweise
von 50 bis 70°, insbesondere einen solchen von 60°. Der Abstand der Flanken der
Keilnöten sowie deren Flankenwinkel sind vorzugsweise- derart gewählt, daß die Anlagepunkte
bzw. -linenan dem Runddraht bzw. Rundstab etwa bei einem Viertel von deren Durchmesser,
vom Rollenmittelpunkt aus gesehen, liegen.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Recken von runden
Walzstahlerzeugnissen durch mehrfaches Biegen ist wenigstens mit drei, vorzugsweise
jedoch mit fünf oder mehr Keilnutenrollen ausgerüstet. Die Anzahl der Rollen ist
im wesentlichen von dem gewünschten Reckgrad abhängig. Der Durchmesser der Rollen
ist im wesentlichen vom Draht= bzw. Stabdurchmesser abhängig; das Verhältnis des
Draht- bzw. Stabdurchmessers zum Rollendurchmesser soll etwa 1: 8 bis 1: 20, vorzugsweise
etwa 1: 10 bis 1: 16, betragen.
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Fünf Biegerollen reichen erfahrungsgemäß für das Recken bis zu 8'%
aus. Für höhere Reckgrade sind zweckmäßigerweise sieben oder mehr Rollen vorzusehen.
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Erhöht man die Anzahl der Rollen, über die das zu behandelnde Walzgut
zu ziehen ist, so kann auch das Verhältnis des Draht- bzw. Stabdurchmessers zum
Rollendurchmesser vergrößert werden.
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Den Biegerollen- werden vorteilhafterweise einige Richtrollen vor-
und; nachgeschaltet. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist in den F i g.1 und 2 der Zeichnung dargestellt, welche nachstehend
im einzelnen näher beschrieben sind:., Die' Vorrichtung besitzt, wie F i g. 1 zeigt,
fünf gleich große Rollen 11, 12, 13, 14 und 15, die an ihrem Umfang mit einer Keilnut
versehen sind, deren Flankenwinkel 60° beträgt, was aus F i g. 2 erkennbar-ist.
Die unteren drei Rollen 11, 13 und 15 sind an einer Platte 16 ortsfest gelagert;
ihre Achsen liegen auf einer Geraden 17. Die Biegerollen 12 und 14 sind gegenüber
den ortsfesten Rollen 11, 13 und 15 rechtwinklig verstellbar gelagert. Sie sind
mit ihrer Achse 12 a bzw. 14 a an je einem Lagerkörper 12b bzw. 14b befestigt, die
in einem Schlitz 12 c bzw. 14c, deren Achsen senkrecht zur Geraden 17 verlaufen,
verschieblich sind. über die Schubstange 12d bzw. 14d, die eine Schraubenspindel
oder die Kolbenstange eines hydraulischen Zylinders sein und die auch gegebenenfalls
auf andere bekannte Weise axial verstellt werden kann, werden die beweglichen Rollen
12 bzw. 14 gegenüber den ortsfesten Rollen 11, 13, 15 eingestellt und festgelegt.
Hierzu können in die Lagerschlitze 12c bzw. 14e Anschlagklötze 18 eingelegt werden.
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Die Stellung der beweglichen Rollen 12 und.-14 hängt praktisch von
der Stärke bzw. von dem Durchmesser des zu behandelnden Walzdrahtes bzw der Walzstäbe
ab. Durch Verändern der Lage der beweglichen Rollen wird der Umschlingungswinkel
verändert.
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Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten und vorstehend beschriebenen
Vorrichtung lassen sich, beispielsweise wenn der wirksame Biegerollendurchmesser
etwa 150 mm beträgt, Drähte mit Durchmessern von 8, 10, 12, 15 und 16 mm gleichmäßig
und stets reproduzierbar recken, wobei der Reckgrad in allen Fällen in gleicher
Weise etwa 7'% beträgt; man muß lediglich die beweglichen Rollen 12 und 14 in die
entsprechende Lage einstellen.
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Bei der Behandlung der vorbekannten Walzdrähte mit unterschiedlichem
Durchmesser brauchen nur die Umschlingungswinkel verändert zu werden; je kleiner
der Drahtdurchmesser ist, um so weiter werden die beweglichen Rollen 12 und 14 gegen
die ortsfesten Rollen 11, 13 und 15 verstellt. Für Drahtmaterial mit 16 mm Durchmesser
wird beispielsweise ein Umschlingungswinkel von etwa 48° gewählt. Gelangt ein Walzdraht
mit 12 mm Durchmesser zur Behandlung, so ist ein Umschlingungswinkel von etwa 70°
vorzusehen, bei einem Material mit 8 mm Durchmesser ein solcher von etwa 100°. Um
eine stets gleichmäßige Einstellung der verstellbaren Rollen 12 und 14 zu gewährleisten,
werden. die Distanzklötze in die Lagerschlitze 13 c bzw. 14 c eingesetzt, die die
gewünschte Lage der beweglichen Rollen bestimmen.
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: Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist -der Flankenwinkel der
keilförmigen Umfangsnut 21 der Biegerollen 11 bis 15 60°; die Neigung jeder Flanke
22 beträgt gegenüber der Radialebene 23 der Biegerolle 30°. Bei einer derartigen
Neigung der Flanken berührt der in der Keilnut geführte Walzdraht 24 die Flanken
22 jeweils bei einem Viertel seines Durchmessers, vom Rollenmittelpunkt aus betrachtet;
dies ist insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich.
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Als wirksamer Rollendurchmesser ist derjenige Durchmesser anzusehen,
den der Berührungskreis an den Flanken 22 der Keilnut 21 hat. Da normalerweise mit
den Biegerollen Drahtmaterial unterschiedlichen Durchmessers d behandelt wird, sind
hinsichtlich. eines. jeden Drahts die wirksamen .Biegerollendurchmesser
D
unterschiedlich, da die Drähte unterschiedlich tief in der Keilnut 21 der Biegerollen
liegen. Beträgt beispielsweise bei einer Biegerolle mit einer Keilnut mit einem
Flankenwinkel von 60° der wirksame Biegerollendurchmesser D bei der Behandlung eines
Drahts mit d = 8 mm Durchmesser, D=138 mm Durchmesser, so ist dieser bei der Behandlung
eines Drahtes mit d =12 mm Durchmesser : D =146 mm Durchmesser und bei d=16 mm Durchmesser
: D =155 mm Durchmesser, wenn die gleichen Biegerollen Anwendung finden.
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Bei der Behandlung von rundem Walzgut durch Biegen über Biegerollen,
wobei dieses zwischen gegeneinander versetzten Biegerollen, die mehr oder weniger
weit von dem Walzgut umschlungen werden, gezogen wird, findet eine überlagerung
von Zugkräften sowie Zug- und Druckspannungen statt. Die gesamten Zugspannungen
ergeben sich aus der auf den Draht bzw. Stab ausgeübten Zugkraft und den durch die
Biegemomente, die infolge der Krümmungen auftreten, bedingten Zug- und Druckspannungen.
Die Folge dieser Spannungsüberlagerungen ist eine Verschiebung der neutralen Faser.
Bei den letzten Biegerollen, über die der Draht bzw. Stab gezogen wird, liegt die
neutrale Faser etwa ein Viertel des Stab- bzw. Drahtdurchmessers vom Außenumfang
des Stabes bzw. Drahtes entfernt von der Seite, die gegen den Krümmungsmittelpunkt
hin liegt. Hieraus ergibt sich, daß die Keilnut im Außenumfang der Biegerollen einen
weiteren Vorteil mit sich bringt, als die neutrale Faser, zumindest an den entscheidenden
letzten Biegerollen etwa dort liegt, wo die Drähte bzw. Stäbe an den Flanken der
Keilnut der Biegerollen anliegen. Somit kann also dort, wo Zugspannungen wirksam
sind, der Draht bzw. Stab unbehindert gereckt und dort, wo Druckspannungen wirksam
sind, gestaucht werden. Hieraus ergibt sich, daß die Verwendung der keilförmigen
Nuten in den Biegerollen einerseits das Verhindern einer Verdrehung des zu behandelnden
Stab- bzw. Drahtmaterials beim Ziehen über mehrere, hintereinander und gegeneinander
versetzt liegende Biegerollen und andererseits das Festhalten bzw. Einspannen des
zu behandelnden Walzgutes beim Biegen im Bereich der neutralen Faser zwecks Erreichung
einer absolut gleichmäßigen Reckung über den gesamten Materialquerschnitt bewirkt.
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Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten
und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was in Abweichung
von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.