DE3919382A1 - Vorrichtung zur streckgrenzenerhoehung von warm gewalztem draht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Streck­ grenzenerhöhung von warm gewalztem Draht, insbesondere von geripptem Betonstahl mit einem Durchmesser von etwa 4 bis 18 mm.

Draht ist ein in Bunden oder Ringen aufgehaspelter Walzstahl in dünnen Abmessungen, der durch Warmwalzen hergestellt und viel­ fach kalt weiterverarbeitet wird. Um die Abmessungen des Walz­ drahtes zu verringern, die Maßgenauigkeit und Oberfläche zu verbessern und die Werkstoffeigenschaften zu verändern, wird der Walzdraht häufig durch Ziehen weiterverarbeitet. Um die Streckgrenze von Stahl, die ein Maß für dessen Formbeständig­ keit ist, zu erhöhen, wird der Stahl entweder vergütet oder z. B. durch Kaltverformen weiterverarbeitet.

Bei dem zur Bewehrung von Beton verwendeten Betonstahl nimmt der Betonstahl die Zug- und Schubkräfte auf, während der Beton die Druckspannungen aufnimmt. Die sich aus der Stahlzusammen­ setzung ergebende Festigkeit des Betonstahls kann durch Karl­ verformung erhöht werden. In Literatur und Praxis sind folgende Verfahren zur Streckgrenzerhöhung von warm gewalztem Betonstahl bekannt.

Eine relativ einfach in der Praxis durchzuführende Erhöhung der Streckgrenze kann durch Zusatz von Mikrolegierungselementen wie Vanadin und Niob erreicht werden. Dadurch entstehen jedoch erhebliche Kosten, die sich in der Zukunft noch erhöhen werden, da die Legierungselemente als strategisch wichtig angesehen und nur aus politisch unsicheren Ländern exportiert werden können. Weiter ergeben sich bei diesem Verfahren und dem bei dem Warm­ walzen stattfindenden Ausscheidungsprozeß relativ hohe Eigen­ spannungen in dem fertig gewalzten Betonstahl, die zu Verar­ beitungsproblemen im Biegebetrieb führen können.

Ein weiteres Verfahren zur Streckgrenzenerhöhung ist die als Tempcore-Verfahren bekannte Wasservergütung des warm gewalzten gerippten Betonstahls. Dieses relativ preisgünstige Vergü­ tungsverfahren wird überwiegend bei der Herstellung von ge­ ripptem Stabstahl im Durchmesserbereich von 14 bis 50 mm einge­ setzt. Das Verfahren zeichnet sich neben der Preisgünstigkeit vor allem durch die guten Verarbeitungseigenschaften des wasservergüteten Betonstahls aus. Dieses Verfahren kann jedoch bei der Herstellung von Betonstahl mit einer Mindeststreck­ grenze von 500 N/mm² und mit einem Durchmesser von 6 bis 12 mm auf hochmodernen Drahtstraßen nicht eingesetzt werden, weil die Walzgeschwindigkeit größer als 45 m pro Sekunde ist und teil­ weise sogar über 100 m pro Sekunde beträgt. Damit ist der Durchlaufwiderstand des gerippten Walzgutes in den Wasserkühl­ strecken so hoch, daß das Walzgut aus der Walzlinie leicht ausbricht.

Bei der Herstellung von Baustahlmatten erzielt man die Streck­ grenzenerhöhung von dem als Ausgangsmaterial dienenden glatten Walzdraht durch eine Kombination von Querschnittsverformung und Rippung. Der Nachteil dieses Verfahrens ergibt sich aus der Kombination von Rippung und Kaltverformung, d. h. Querschnitts­ reduktionen von mehr als 12%, weil bei derartigen Quer­ schnittsverformungen die mechanisch-technologischen Eigen­ schaften des Betonstahls, wie Gleichmaßdehnung und Streck­ grenzenverhältnis, erheblich leiden.

Es wurden daher die beiden Prozesse Rippung und Kaltverformung mit dem Ziel der Streckgrenzenerhöhung nicht mehr in einem Verfahrensgang, sondern in zwei Verfahrensgängen durchgeführt. Dabei wird die Rippung während des Warmwalzvorganges erzeugt, während die anschließende Verformung mit der entsprechenden Streckgrenzensteigerung in einem Kaltverformungsprozeß erfolgt. Bei einer Aufteilung und Verlagerung des Rippvorganges in das vorgeschaltete Warmwalzwerk ist eine Streckgrenzenerhöhung auf die notwendigen Mindestwerte bei einem Verformungsgrad von kleiner als 12% möglich.

Basierend auf diesen Überlegungen wurde bereits ein diskon­ tinuierlicher Prozeß zur Herstellung von tordiertem geripptem Betonstahl (Torstahl) in der Praxis eingeführt. Bei diesem Ver­ fahren wird als Ausgangsmaterial warm gewalzter gerippter Betonstahl in Stäben erzeugt, der anschließend auf einer Tor­ sionsmaschine durch Torsion kalt verformt wird. Ein ähnliches Verfahren ist als sogen. Biege-Richtverfahren bekannt, bei dem die Torsion durch Recken ersetzt wird.

Bei Draht-Ziehmaschinen ist es üblich den zu ziehenden Draht mehrfach um eine Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 600 bis 750 mm zu umschlingen (3 bis 5fach). Im laufenden Betrieb läuft soviel neuer Draht von unten auf die Scheibe, wie oben auf der Scheibe abläuft, d. h. der Draht rutscht auf der Scheibe von unten nach oben, man spricht von "Schollen" auf der Zieh­ scheibe. Dieser Vorgang ist möglich, weil der gezogene Draht glatt und beseift ist und die Ziehscheibe eine Konizität auf­ weist. Warmgewalzter gerippter Betonstahl weist jedoch eine trockene, z. T. rostige verzunderte Oberfläche auf. Aufgrund dieser Oberflächenbeschaffenheit und der Rippen schollt der Betonstahl auf einer Ziehscheibe nicht, sondern der neu auf­ laufende Draht klettert über den auf der Ziehscheibe befind­ lichen Draht. Es kommt zu erheblichen Störungen und Stillstand des Prozesses nach wenigen Sekunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der warm gewalzter Draht, insbesondere gerippter Betonstahl, zur Streck­ grenzenerhöhung kontinuierlich kaltverformt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß mindestens zwei umlaufende Reckscheiben vorgesehen sind, die mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten lau­ fen, daß der Durchmesser der Reckscheiben größer als 1000 mm ist und daß die Reckscheiben am Scheibenumfang einen vorzugs­ weise V-förmigen Einstich aufweisen. Damit wird ein konti­ nuierlich arbeitendes Verfahren geschaffen, mit dem Walzdraht zur Streckgrenzenerhöhung behandelt werden kann. Durch die Wahl eines Scheibendurchmessers von mehr als 1000 mm wird erreicht, daß der Draht während des Reckvorganges nicht zu stark durch­ gebogen wird und damit der Stahl nach der Behandlung sich im elastischen Bereich verformen kann. Außerdem bietet eine der­ artige Reckscheibe mehr Angriffspunkte und somit eine erhöhte Reibung. Diesem Ziel dient auch die Verwendung eines V-förmigen Einstichs am Scheibenumfang, da der Draht damit zwei Berüh­ rungslinien hat.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Reckscheiben vorgesehen, wobei die einlaufseitige Reckscheibe eine geringere Umfangsgeschwindigkeit als die auslaufseitige Reckscheibe aufweist. Selbstverständlich kann die Vorrichtung erfindungsgemäß auch mit mehreren Reckscheiben betrieben wer­ den, wobei die der ersten Reckscheibe nachfolgenden Reckschei­ ben jeweils eine größere Umfangsgeschwindigkeit aufweisen, jedoch ist bereits mit zwei Reckscheiben eine ausreichende Streckgrenzenerhöhung zur Erzielung hervorragender Drahteigen­ schaften ausreichend.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Reckscheiben den gleichen Durchmesser aufweisen. Hierbei werden die einzelnen Reckscheiben von je einem Motor mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens weisen die Reckscheiben einen unterschiedlichen Durchmesser auf. Hierbei soll der Durchmesser der ersten Scheibe geringer sein als der Durchmesser der zweiten Scheibe. Bei dieser Aus­ führungsform braucht nur ein Motor zum Betrieb der beiden oder mehreren Reckscheiben vorgesehen sein.

Zweckmäßigerweise beträgt der Durchmesser der Reckscheiben etwa 2000 mm. Bei einem derartigen Durchmesser wird eine ausreichend große Reibfläche bei geringer Durchbiegung des Drahtes ge­ schaffen. Damit lassen sich Gleichmaßdehnungen von mehr als 5%, vorzugsweise 6% und ein Streckgrenzenverhältnis von etwa 1,108, vorzugsweise von 1,10 erreichen.

Um eine besonders klein bauende Vorrichtung zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Reckscheiben eine gegen­ läufige Drehrichtung aufweisen.

Eine zusätzliche Erhöhung der Reibung kann in einfacher Weise erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, daß der V-förmige Einstich Riffelungen aufweist. Aus dem gleichen Grund können in dem V-förmigen Einstich auch Nuten ausgebildet sein.

Um die entsprechenden Reibkräfte sicher auf die umlaufenden Reckscheiben aufbringen zu können, ist erfindungsgemäß vorge­ sehen, daß über dem Umfang der Reckscheiben Druckrollen an­ geordnet sind, die in Richtung auf den V-förmigen Einstich wirken. In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vor­ gesehen, daß der Anpreßdruck der Druckrollen veränderbar ist. Somit können die benötigten Reibkräfte des Drahtes in einfacher Weise variiert und geregelt werden. Eine zusätzliche Vergrö­ ßerung des Reibbeiwerkes läßt sich erfindungsgemäß erreichen, wenn auch die Druckrollen einen V-förmigen Einstich aufweisen.

Da die aufzubringenden Reckkräfte auch vom Umschlingungswinkel der Reckscheiben beeinflußt werden, ist zur Verringerung der vom Motor aufzubringenden Leistung vorgesehen, daß die Um­ schlingung der Reckscheiben etwa 180° bis 270°, vorzugsweise 210° beträgt.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Streckgrenzenerhöhung von warm ge­ walztem Draht und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung aus Fig. 1 zur Ver­ anschaulichung der Drahtführung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 zur Streckgrenzen­ erhöhung weist zwei Reckscheiben 2 und 3 auf, die von einem nicht dargestellten Motor angetrieben werden und um die ein warmgewalzter gerippter Betonstrahldraht 4 gewunden ist, der einen Durchmesser von etwa 4 bis 18 mm aufweist. Der Beton­ stahldraht tritt bei einem Drahteinlauf 5 in die Vorrichtung 1 ein und wird durch die einlaufseitige Reckscheibe 2 zur aus­ laufseitigen Reckscheibe 3 umgelenkt, die er in einem Winkel­ bereich von etwa 210° umschlingt, von wo er zur einlaufseitigen Reckscheibe 2 zurückgeführt wird. Diese umschlingt der Beton­ stahldraht 4 ebenfalls in einem Winkelbereich von etwa 210° und gelangt von dort zum Drahtauslauf 6. Der eigentliche Reckvor­ gang findet in dem Bereich zwischen den beiden Reckscheiben 2 und 3 statt.

Die Reckscheiben werden gleichmäßig angetrieben. Da die ein­ laufseitige Reckscheibe 2 mit etwa 2000 mm einen etwas größeren Durchmesser D₁ als die auslaufseitige Reckscheibe 3 (D₂ un­ gefähr 1900 mm) hat, weist letztere Reckscheibe 3 eine etwas höhere Umfangsgeschwindigkeit auf als die dem Drahtauslauf zugeordnete Reckscheibe 2.

Die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Reckscheiben 2 und 3 lassen sich auch dadurch erzielen, daß die Reckscheiben einen gleichen Durchmesser aufweisen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden.

Am Umfang der Reckscheiben 2 und 3 ist ein V-förmiger Einstich 7 als Drahtführung ausgebildet, der in Fig. 2 vergrößert dar­ gestellt ist.

Am Umfang der Reckscheiben 2 und 3 sind Druckrollen 8 ange­ ordnet die in Richtung auf den V-förmigen Einstich 7 wirken. Die Druckrollen 8 sind kraftbelastet wobei der Anpreßdruck der Druckrollen 8 veränderbar ist. Die Druckrollen 8 sind in be­ liebigem Abstand über dem Umfang der Reckscheiben 2 und 3 angeordnet. Um die Reibung zusätzlich zu erhöhen, kann der V-förmige Einstich 7 eine Riffelung aufweisen. Zusätzlich können auch die Druckrollen 8 einen V-förmigen Einstich auf­ weisen. Den gleichen Zweck erfüllen gleichmäßig oder ungleich­ mäßig über die Reckscheiben 2, 3 angebrachte Nuten.

Die notwendige Reckkraft wird dadurch erzeugt, daß die Reck­ scheiben 2, 3 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit laufen. Die Vorrichtung kann besonders klein gebaut werden, wenn zwei Reckscheiben 2, 3 mit gegenläufiger Drehrichtung umlaufen und der Umschlingungswinkel sowohl der ersten Reckscheibe 2 als auch der zweiten Reckscheibe 3 etwa 210° beträgt. Mit einer derartigen Vorrichtung läßt sich jederzeit ein gewünschtes, optimales Reckverhältnis von etwa 6% erzielen.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Streckgrenzenerhöhung von warm gewalztem Draht, insbesondere von geripptem Betonstahl mit einem Durch­ messer von etwa 4 bis 18 mm, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens zwei umlaufende Reckscheiben (2, 3) vorgesehen sind, die mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten laufen, daß der Durchmesser (D₁, D₂) der Reckscheiben (2, 3) größer als 1000 mm ist und daß die Reckscheiben (2, 3) am Scheibenumfang einen vorzugsweise V-förmigen Einstich (7) aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaufseitige Reckscheibe (2) eine geringere Umfangsgeschwin­ digkeit als die auslaufseitige Reckscheibe (3) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reckscheiben (2, 3) den gleichen Durchmesser (D₁, D₂) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reckscheiben (2, 3) einen unterschiedlichen Durchmesser (D₁, D₂) aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Scheibendurchmesser etwa 2000 mm beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reckscheiben (2, 3) eine gegenläufige Drehrichtung aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der V-förmige Einstich (7) Riffelungen aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im V-förmigen Einstich (7) Nuten ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß über dem Umfang der Reckscheiben (2, 3) Druckrollen (8) angeordnet sind, die in Richtung auf den V-förmigen Einstich (7) wirken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrollen (8) einen V-förmigen Einstich aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck der Druckrollen (8) ver­ änderbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umschlingung der Reckscheiben (2, 3) etwa 180° bis 270°, vorzugsweise etwa 210° beträgt.