DE1510059B1 - Method of relaxation treatment of wire strands or ropes - Google Patents
Method of relaxation treatment of wire strands or ropesInfo
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Description
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Entspannungsbehandlung von Drahtlitzen oder -seilen, die unter gleichförmigem Zug durch eine Reduziereinrichtung geführt werden. Durch eine solche Behandlung soll eine wesentliche Verbesserung der Eigenschäften derartiger Seile herbeigeführt werden.The invention relates to a method for stress-relieving treatment of wire strands or ropes, which are passed through a reducing device with uniform tension. Through such treatment a significant improvement in the properties of such ropes is to be brought about.
Es ist bereits bekannt, hart- bzw. kaltgezogene Drähte nach deren Ziehvorgang zu erwärmen, um die durch das Kaltziehen hervorgerufene Sprödigkeit und Spannungshaltigkeit zu verringern. Dabei werden die Drähte oder aber auch Litzen ohne gespannt zu sein einer Wärmebehandlung bei 300 bis 5000C während einer Zeit von 5 bis 60 Sekunden unterzogen. Die Arbeitsbedingungen richten sich dabei nach den Abmessungen des zu behandelnden Drahtes bzw. der Litze und des zur Erhitzung verwendeten Einrichtung. Nach dem Erwärmen wird der Draht oder die Litze durch Eintauchen in kaltes Wasser rasch abgekühlt.It is already known to heat hard or cold drawn wires after their drawing process in order to reduce the brittleness and tension retention caused by cold drawing. The wires or even strands without being tensioned are subjected to a heat treatment at 300 to 500 ° C. for a time of 5 to 60 seconds. The working conditions depend on the dimensions of the wire or strand to be treated and the device used for heating. After heating, the wire or strand is quickly cooled by immersing it in cold water.
Durch dieses sogenannte »Glühen« lassen sich zwar die Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Zugfestigkeit, der Drähte bzw. Seile gegenüber nicht wärmebehandelten Seilen verbessern. Die so behandelten Drähte bzw. Seile sind aber beispielsweise zum Einsatz als Spannstäbe in Spannbeton nur bedingt geeignet, da sie sich bei längerer Belastung zu stark entspannen.This so-called "annealing" allows the properties, especially with regard to tensile strength, of wires or ropes compared to non-heat-treated ropes. Those treated like that However, wires or ropes are only conditionally used, for example, as tension rods in prestressed concrete suitable because they relax too much with prolonged exertion.
Das gleiche gilt für weitere bekannte, mit einem Schmiermittel versehene Seile, die einer Wärmebehandlung zwischen etwa 300 und 6000C in einer Schutzatmosphäre unterzogen und darauf bis unter den Flammpunkt des verwendeten Schmiermittels abgekühlt werden. Auf diese Weise wird zwar ebenfalls die Zugfestigkeit des Seils gegenüber einem nicht behandelten Seil etwas erhöht. Die Verbesserung der Zugfestigkeit hält sich jedoch im Rahmen der durch das übliche Glühen erreichbaren Steigerung. Die Besonderheit des letzterwähnten Verfahrens liegt lediglich darin, daß die Wirksamkeit des Schmiermittels nicht beeinträchtigt wird.The same applies to other known ropes provided with a lubricant, which are subjected to a heat treatment between approximately 300 and 600 ° C. in a protective atmosphere and then cooled to below the flash point of the lubricant used. In this way, the tensile strength of the rope is also increased somewhat compared to a rope that has not been treated. The improvement in tensile strength, however, remains within the scope of the increase that can be achieved by conventional annealing. The peculiarity of the last-mentioned method is only that the effectiveness of the lubricant is not impaired.
Ziel der Erfindung ist es, die Eigenschaften von Drahtseilen bzw. -litzen insbesondere hinsichtlich des Entspannungsverhaltens und der Belastbarkeit gegenüber den bei den bekannten Seilen erreichten Werten weiter zu verbessern.The aim of the invention is to determine the properties of wire ropes or strands, in particular with regard to the Relaxation behavior and the resilience compared to the values achieved with the known ropes to improve further.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die unter Zug stehende, vorher in bekannter Weise unter gleichförmigem Zug durch eine Reduziereinrichtung geführte Drahtlitze bzw. das Drahtseil auf eine Temperatur von etwa 200 bis 4000C erwärmt und anschließend gekühlt wird.This object is inventively achieved in that the standing under train, previously heated in a known manner under uniform train by a reducing means guided wire strand or the wire to a temperature of about 200 to 400 0 C and is then cooled.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich also dadurch wesentlich von den bekannten Glühverfahren, daß die Litze bzw. das Seil in einer Reduzierei .!richtung eine Querschnittsverminderung erfährt und, solange noch der zum Durchführen durch die Reduziereinrichtung erforderliche Zug wirksam ist, eine Erwärmung und anschließende Abkühlung der Litze bzw. des Seils stattfindet. Das Seil bzw. die Litze wird unter konstanter Spannung auf eine Temperatur von etwa 200 bis 4000C, vorzugsweise etwa 315° C gebracht und anschließend schnell abgekühlt. In der Reduzierstufe wird dabei der Querschnitt der Litze oder des Seils aus ursprünglich punktförmig einander anliegenden runden Drähten auf einen Querschnitt deformiert, der Drähte von geometrischen Zwischenformen aufweist, die sich linienförmig berühren. Da in dieser Reduzierstufe ein Teil der Wärme bereits erzeugt wird, braucht der Litze oder dem Seil lediglich die zur Erreichung der gewünschten Temperatur erforderliche Zusatzwärme zugeführt zu werden, was eine erhebliche Ersparnis an Heizenergie bedeutet.The method according to the invention thus differs significantly from the known annealing methods in that the strand or the rope experiences a reduction in cross-section in a reduction direction and, as long as the tension required to pass through the reduction device is still effective, heating and subsequent cooling of the Strand or rope takes place. The rope or strand is under constant tension to a temperature of about 200 to 400 0 C, preferably, about brought to 315 ° C and then rapidly cooled. In the reduction stage, the cross-section of the strand or the rope is deformed from originally punctiform adjoining round wires to a cross-section which has wires of geometric intermediate shapes that touch each other in a linear manner. Since part of the heat is already generated in this reduction stage, the strand or rope only needs to be supplied with the additional heat required to achieve the desired temperature, which means a considerable saving in heating energy.
Eine unter diesen Bedingungen erfolgende Behandlung führt überraschenderweise zu einer sehr weitgehenden Entspannung der Litzen oder Seile. Dies bedingt eine erhöhte Belastbarkeit und geringere Entspannung der Seile bzw. Litzen bei Dauerbelastung. So weist beispielsweise bei gleichen Abmessungen ein erfindungsgemäß verformtes und wärmebehandeltes Seil eine Bruchgrenze von 21 300 kp auf, während das in üblicher Weise behandelte nur eine solche von 17 200 kp hat. Die Entspannung nach 1000 Versuchsstunden bei Umgebungstemperatur beträgt beim erfindungsgemäßen Seil 1,03%, während der Wert für das Seil üblicher Bauart bei 7,8 % liegt.A treatment carried out under these conditions surprisingly leads to a very extensive one Relaxation of the strands or ropes. This requires increased resilience and less relaxation of the ropes or strands under constant load. For example, one has the same dimensions deformed and heat-treated rope according to the invention has a breaking strength of 21,300 kp, while the treated in the usual way only has one of 17,200 kp. The relaxation after 1000 hours of experiment at ambient temperature is in the case of the invention Rope 1.03%, while the value for the rope of conventional construction is 7.8%.
Vorteilhafterweise wird die Litze bzw. das Seil auf eine solche Temperatur gekühlt, daß sie/es beim nachfolgenden Aufwickeln keine bleibende Verformung erfährt. Dadurch ist es ohne weiteres möglich, die Seile bzw. Litzen wieder in die gestreckte Form zu bringen, was für sehr viele Anwendungsfälle erforderlich ist.Advantageously, the strand or the rope is cooled to such a temperature that it / it in the subsequent Winding does not experience any permanent deformation. This makes it easily possible to use the ropes or to bring strands back into the stretched shape, which is necessary for many applications.
Wie Versuche gezeigt haben, ist es besonders günstig, den Querschnitt der Litze bzw. des Seils um etwa 4 bis 80% zu reduzieren. Bei einer Reduzierung des Querschnitts in diesem Umfang lassen sich optimale Eigenschaften der Seile bzw. Litzen erzielen. Dabei ist insbesondere überraschend, daß die Verbesserung der Eigenschaften der Seile bzw. Litzen über einen so großen Bereich der Querschnittsverminderung reicht.As tests have shown, it is particularly beneficial to increase the cross-section of the strand or rope by about Reduce by 4 to 80%. If the cross-section is reduced to this extent, optimal Achieve properties of the ropes or strands. It is particularly surprising that the improvement in Properties of the ropes or strands extends over such a large area of reduction in cross section.
Schließlich hat es sich in gleicher Weise als vorteilhaft gezeigt, die Litze bzw. das Seil einem Zug von etwa 2 bis 65% der Bruchlast auszusetzen. Dabei überrascht ebenfalls, daß bereits ein derart geringer Zug, wie er 2 % der Bruchlast entspricht, eine erhebliche Verbesserung der Eigenschaften des Seils bewirkt.Finally, it has been shown to be advantageous in the same way to pull the strand or the rope from expose about 2 to 65% of the breaking load. It is also surprising that such a small one Tension, which corresponds to 2% of the breaking load, causes a considerable improvement in the properties of the rope.
Die Verbesserung der Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Litze bzw. eines nach der Erfindung behandelten Seiles im Vergleich zu einer gleichartigen Litze ohne Wärmebehandlung oder zu einer üblichen Litze des gleichen Durchmessers ergibt sich aus der folgenden Tabelle 1:The improvement of the properties of an inventive Strand or a rope treated according to the invention in comparison to a strand of the same type without heat treatment or to a common strand of the same diameter results from the following Table 1:
Litze
verformtStrand
deformed
Litze verformtDeformed strand
und
wärmebehandeltand
heat treated
LitzeStrand
einer üblichena common one
Behandlungtreatment
ausgesetztexposed
Durchmesser....
StahlquerschnittDiameter....
Steel cross-section
Gewicht/m Weight / m
BruchgrenzeBreaking point
cm cm2 kp kp 1,27cm cm 2 kp kp 1.27
1,1291.129
0,8950.895
21,30021,300
1,271.27
1,1231.123
0,8910.891
21,30021,300
1,271.27
0,9290.929
0,7370.737
17,20017,200
Tabelle 1 (Fortsetzung)Table 1 (continued)
Litze
verformtStrand
deformed
Litze verformtDeformed strand
und wärmebehandeltand heat treated
einer üblichena common one
Behandlungtreatment
ausgesetztexposed
0,01% Prüf last..
0,1 % Prüf last...
0,2% Prüf last...0.01% test load ..
0.1% test load ...
0.2% test load ...
Bruchdehnung
61 cm g Länge ..Elongation at break
61 cm g length ..
Elastizitätsmodulmodulus of elasticity
kp
kp
kpkp
kp
kp
7o7o
kpcm-2 · 10e kpcm- 2 x 10 e
11,400
16,600
18,50011,400
16,600
18,500
3,1
1,923.1
1.92
17,700 19,700 20,70017,700 19,700 20,700
4,5
1,994.5
1.99
12,700 15,400 16,00012,700 15,400 16,000
4,0 2,044.0 2.04
Zusätzlich zur Verbesserang der oben aufgeführten Eigenschaften hat sich außerdem eine Verbesserung des Entspannungsverhaltens der Litze unter Belastung ergeben, wie dies aus der Tabelle 2 hervorgeht:In addition to improving the properties listed above, there has also been an improvement in the Relaxation behavior of the strand under load, as shown in Table 2:
Litzendurchmesser
(cm)Strand diameter
(cm)
BruchlastBreaking load
kg etwa Spannungsbelastung
(°/o B/L bei 200C)kg approximately tension load
(° / o B / L at 20 0 C)
Versuchstemperatur C5C)Test temperature C 5 C)
EntspannungRelaxation
nach lOOOVersuchsstunendafter a lOOO trial period
(7o)(7o)
1,27 1.27
übliche Bauartusual design
1,27 1.27
verformt und wärmebehandeltdeformed and heat treated
1,27 1.27
nur verformtjust deformed
0,952 0.952
übliche Bauartusual design
0,952 0.952
verformt und wärmebehandeltdeformed and heat treated
0,794 0.794
übliche Bauartusual design
0,794 0.794
verformt und wärmebehandeltdeformed and heat treated
17 000 21300 2130017,000 21,300 21,300
9 900 9 9009 900 9 900
13 000 13 00013,000 13,000
7 450 7 4507 450 7 450
9 400 9 400 70 70 70 9 400 9 400 70 70 70
70
8070
80
70 8070 80
70 7070 70
70 7070 70
20 20 2020th 20th 20th
20 2020th 20th
20 2020th 20th
20
9520th
95
20
9520th
95
/,δ/, δ
1,031.03
6,06.0
7,4 12,57.4 12.5
0,960.96
2,72.7
6,5 16,26.5 16.2
1,7 3,71.7 3.7
Auf diese Weise kann bei Raumtemperatur die Entspannung bei einer Anfangsbelastung von 70% der Bruchlast in 1000 Stunden geringer als 2 % sein, wobei sich auch bei erhöhten Temperaturen eine erhebliche Verbesserung der Zugentspannungseigenschaften zeigt.In this way, at room temperature, the relaxation at an initial load of 70% of the Breaking load in 1000 hours may be less than 2%, with a considerable increase even at elevated temperatures Shows improvement in tensile relaxation properties.
Die Verbesserung der Eigenschaften einer Stahldrahtlitze ist insbesondere bei Verwendung dieser Litze für das Vorspannen von Beton von Bedeutung. In diesem Fall kommt es ja darauf an, daß das Seil bzw. die Litze einer möglichst hohen Belastung ausgesetzt werden kann und dabei eine möglichst geringe Entspannung erfährt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich aber, wie Tabelle 1 zeigt, gerade die Bruchlast stark erhöhen. Dies bedeutet, daß beim Einsatz erfindungsgemäß behandelter Seile bzw. Litzen zum Vorspannen von Beton diese Seile bzw. Litzen gegenüber den bisher bekannten Seilen oder Litzen wesentlich stärker vorgespannt werden können. Es kann auf diese Weise der Durchmesser des Seils bzw. der Litze und damit die Menge des erforderlichen Metalls stark vermindert werden, was zu einer beachtlichen Verbilligung führt.The improvement in the properties of a steel wire strand is particularly important when using this Strand is important for prestressing concrete. In this case it is important that the rope or the stranded wire can be exposed to as high a load as possible and at the same time as low a load as possible Experience relaxation. However, as Table 1 shows, the process according to the invention allows straight greatly increase the breaking load. This means that when using ropes or strands treated according to the invention for prestressing concrete these ropes or strands compared to the previously known ropes or strands can be biased much more strongly. In this way, the diameter of the rope or of the braid and thus the amount of metal required can be greatly reduced, resulting in a considerable Cheaper leads.
Da, wie Tabelle 2 zeigt, die gemäß der Erfindung behandelten Seile oder Litzen sich wesentlich weniger entspannen als die bisher gebräuchlichen Seile, halten die Spannelemente die einmal eingestellte Spannung über einen wesentlich längeren Zeitraum. Dies ermöglicht, daß ein Nachspannen der Spannelemente praktisch entfallen kann, was natürlich eine erhebliche Vereinfachung bedeutet.Since, as Table 2 shows, the ropes or strands treated according to the invention are significantly less flexible relax than the ropes commonly used up to now, the tensioning elements maintain the tension once set over a much longer period of time. This enables re-tensioning of the tensioning elements to be practical can be omitted, which of course means a considerable simplification.
Da beim Einsatz der Litzen zum Vorspannen von Beton diese nicht als Arbeitsseil bestimmt sind, für welches die bestmögliche Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit erforderlich sind, können die optimalen Zuggrenzen vergleichsweise weit sein. Es ist insbesondere möglich, eine Querschnittsverminderung zwischen 4 und 80% in Verbindung mit einer Zugspannung in der Größenordnung von 2 bis 65 % der Bruchlast der Litze in der Reduktionsstufe vorzusehen. In der Zeichnung ist die Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch wiedergegeben.Since when the strands are used for prestressing concrete, they are not intended as a work rope, for which the best possible wear resistance and fatigue strength are required, the optimal Train limits are comparatively wide. It is particularly possible to have a cross-sectional reduction between 4 and 80% in connection with a tensile stress in the order of 2 to 65% of the breaking load of the Provide strand in the reduction stage. In the drawing is the side view of a device for carrying out the method according to the invention shown schematically.
Eine Litze, beispielsweise aus sieben Drähten (sechs schraubenförmig um einen Herzdraht gedrehte Drähte)A strand of wire, for example made up of seven wires (six wires twisted helically around a heart wire)
oder eine neunzehndrähtige Litze (ζ. Β. zwei aufeinanderfolgende Schichten von je neun Drähten, die je schraubenförmig um einen Herzdraht gedreht sind), wird von einer Ablaufhaspel 1 entnommen und über Ausgleichsrollen 2 um die Trommel 3 a einer Haspel 3, beispielsweise einer Schlepphaspel, geführt.or a nineteen-strand stranded wire (ζ. Β. two consecutive Layers of nine wires each, each twisted helically around a heart wire), is removed from a pay-off reel 1 and over compensating rollers 2 around the drum 3 a of a reel 3, for example a towing reel out.
Die Haspel schwenkt um den Zapfen 3 b, und der nach unten gerichtete Druck wird mittels einer Druckdose 4 od. dgl. ermittelt und gibt eine Anzeige über die aufgewendete Rückspannung. Von der Haspeltrommel 3a aus durchläuft die Litze eine Nachbearbeitung 5 (die ein Richten der Litze bewirkt) zu einem in dem Werkzeughalter 6 angeordneten Reduktionswerkzeug und darauf durch einen Induktionserhitzer 7. Die Spule 7 wird durch einen Hochfrequenzgenerator gespeist. Eine solche Anlage kann beispielsweise auf 125 KVA bei einer Frequenz von 8 kHz ausgelegt sein. Die Länge der Heizspule ändert sich entsprechend der Arbeitsgeschwindigkeit.The reel pivots about the pin 3 b, and the downward pressure is determined by means of a pressure cell 4 or the like and gives an indication of the back tension applied. From the reel drum 3a , the strand goes through a post-processing 5 (which causes the strand to be straightened) to a reduction tool arranged in the tool holder 6 and then through an induction heater 7. The coil 7 is fed by a high-frequency generator. Such a system can, for example, be designed for 125 KVA at a frequency of 8 kHz. The length of the heating coil changes according to the working speed.
Unmittelbar nach Durchlaufen der Heizspule passiert die Litze ein Pyrometer 8 und danach einen Wasserkühler 9, bevor sie um die Zughaspel 10 geführt ist.Immediately after passing through the heating coil, the braid passes a pyrometer 8 and then one Water cooler 9 before it is passed around the tension reel 10.
Die Litze verläuft von der Zughaspel 10 zu der Aufnahmetrommel 11.The strand runs from the tension reel 10 to the take-up drum 11th
Selbstverständlich kann beispielsweise auch eine andere Heizvorrichtung, gegebenenfalls ein Muffelofen od. dgl., Verwendung finden.Of course, another heating device, possibly a muffle furnace, can also be used, for example or the like., Use.
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|---|---|---|---|---|
| FR1330694A (en) * | 1962-08-14 | 1963-06-21 | United States Steel Corp | Method and apparatus for fabricating stranded metal members |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL6413030A (en) | 1965-09-27 |
| LU47240A1 (en) | 1964-12-29 |
| DK138024B (en) | 1978-06-26 |
| DK138024C (en) | 1978-11-13 |
| FI40445B (en) | 1968-09-30 |
| NL134160C (en) | |
| US3336784A (en) | 1967-08-22 |
| CH443974A (en) | 1967-09-15 |
| BE657137A (en) | 1965-04-01 |
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