DE9106386U1 - Plant for strengthening reinforcing steel - Google Patents

Plant for strengthening reinforcing steel

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Abstract

Method for hardening reinforcing bars for concrete, in particular weldable reinforcing bars produced by hot rolling, the reinforcing bars being subjected to cold mechanical deformation in a continuous process and thereby adjusted, inter alia, in respect of their yield strength and breaking elongation. The reinforcing bars are subjected to multi-stage bending, without torsion, around a bending roller (5, 6) in various equidistant, mutually offset bending planes and thereby cold work/hardened in the bending planes along a plurality of superposed axes. In the process, a lengthening of the reinforcing rods is achieved. The yield strength and breaking elongation are adjusted by the extent of this lengthening. A device for carrying out the method is also disclosed. <IMAGE>

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke & Partner, patent attorneys in Essen

Beschreibung:Description:

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Verfestigung von Betonstahl, insbesondere von schweißbarem Betonstahl, der durch Warmwalzen hergestellt wurde, wobei der Betonstahl kontinuierlich im Durchlaufverfahren kalt einer mechanischen Verformung unterworfen und dadurch unter anderem in bezug auf seine Streckgrenze und seine Dehnung eingestellt wird. Der Ausdruck Betonstahl bezeichnet im Rahmen der Erfindung gerippten und ungerippten Betonstahl, insbesondere auch Betonstahl mit Schrägrippen sowie gegebenenfalls Längsrippen, z. B. Betonstahl nach DIN 488.The invention relates to a system for strengthening reinforcing steel, in particular weldable reinforcing steel produced by hot rolling, whereby the reinforcing steel is continuously subjected to cold mechanical deformation in a continuous process and is thereby adjusted, among other things, in terms of its yield strength and its elongation. In the context of the invention, the term reinforcing steel refers to ribbed and unribbed reinforcing steel, in particular also reinforcing steel with diagonal ribs and, if necessary, longitudinal ribs, e.g. reinforcing steel in accordance with DIN 488.

Bei einem aus DE-OS 15 33 992 bekannten Verfahren erfolgt eine Verfestigung des zu bearbeitenden Materials durch Biegeverformung und überlagerter Zugverformung. Der Betonstahl wird durch einen Biegerollensatz gezogen, wobei die Zugkraft für eine Biegeplastifizierung und ein zusätzliches Recken an der durch Biegen plastifizierten Stelle ausgenutzt wird. Die Reckung erfolgt in Längsrichtung des Betonstahls. Die erzeugte Verfestigung ist insoweit eine einachsige Kaltverfestigung mit beachtlicher Anisotropie über den Querschnitt des Betonstahls. Zu berücksichtigen ist ferner eine Beeinträchtigung der durch Kaltverfestigung erreichbaren Qualitätsverbesserung durch eine als Bauschinger Effekt bezeichnete physikalische Erscheinung. Nach den Erkenntnissen von Bauschinger setzt die plastische Verformung eines Werkstoffes in einer Richtung die Elastizitätsgrenze bei anschließender Verformung in entgegengesetzter Richtung herab. Der Bauschinger Effekt beruht auf der Ausbildung von inneren Spannungen, die entgegen der ursprünglichen Verformungsrichtung wirksam sind.In a process known from DE-OS 15 33 992, the material to be processed is strengthened by bending deformation and superimposed tensile deformation. The reinforcing steel is pulled through a set of bending rollers, whereby the tensile force is used for bending plasticization and additional stretching at the point plasticized by bending. The stretching takes place in the longitudinal direction of the reinforcing steel. The strengthening produced is therefore a uniaxial strain hardening with considerable anisotropy across the cross-section of the reinforcing steel. Another factor to be taken into account is an impairment of the quality improvement achievable through strain hardening by a physical phenomenon known as the Bauschinger effect. According to Bauschinger's findings, the plastic deformation of a material in one direction reduces the elastic limit when it is subsequently deformed in the opposite direction. The Bauschinger effect is based on the formation of internal stresses that act in the opposite direction to the original direction of deformation.

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Aus der DE-PS 629 756 ist eine Drahtrichtvorrichtung bekannt mit in zwei Rollensätzen angeordneten Richtrollen, die dem zu richtenden Draht eine Anzahl abwechselnder entgegengesetzter Biegungen zuerst in einer senkrechten und hierauf in einer waagerechten Ebene erteilen. Dadurch gelingt es, den Draht drallfrei zu machen. Eine Verfestigung des Materials erfolgt nicht. Aus der DE-PS 746 251 ist es schließlich bekannt, nach längerer Betriebszeit spröde gewordene Stahldrähte einem Richtprozeß, bei dem sie nach allen Seiten hin- und hergebogen werden, zu unterwerfen, um innere Spannungen auszugleichen und die Biege- und Verwindezahlen ohne Verringerung der Zugfestigkeit zu erhöhen.From DE-PS 629 756 a wire straightening device is known with straightening rollers arranged in two sets of rollers, which give the wire to be straightened a number of alternating opposite bends, first in a vertical plane and then in a horizontal plane. This makes it possible to make the wire twist-free. The material does not harden. Finally, from DE-PS 746 251 it is known to subject steel wires that have become brittle after a long period of operation to a straightening process in which they are bent back and forth in all directions in order to balance out internal stresses and increase the bending and twisting numbers without reducing the tensile strength.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Verfestigung von Betonstahl anzugeben, die zur Erzielung einer über den Querschnitt des Betonstahls sehr isotropen Kaltverfestigung besonders geeignet ist.The invention is based on the object of specifying a system for hardening reinforcing steel which is particularly suitable for achieving a very isotropic strain hardening across the cross-section of the reinforcing steel.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die gattungsgemäße Anlage gekennzeichnet durch drei Rollenrichtwerke mit jeweils definierter Biegeebene, die in Durchlauf richtung des Betonstahls hintereinander, gegeneinander um 120° versetzt, angeordnet sind, wobei jedes Rollenrichtwerk zwei Stützrollen und eine im Bereich zwischen den Stützrollen angeordnete Biegerolle aufweist. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Biegerolle gegenüber den Stützrollen verstellbar und ist dadurch der Umschlingungswinkel einstellbar. - Mit der erfindungsgemäßen Anlage wird erreicht, daß der Betonstahl im torsionsfreien Durchlauf in drei verschiedenen, um etwa 120° gegeneinander versetzten Biegeebenen einer mehrstufigen Biegeverformung um eine Biegerolle unterworfen und danach mehrachsig mit Überlagerung in den Biegeebenen kaltverfestigt wird und daß die Streckgrenze sowie die Dehnung durch das Maß der durch die Biegeverformung erreichten Verlängerung des Betonstahls eingestellt werden. Der Beton-To solve this problem, the system of the type in question is characterized by three roller straighteners, each with a defined bending plane, which are arranged one behind the other in the direction of passage of the reinforcing steel, offset from one another by 120°, whereby each roller straightener has two support rollers and a bending roller arranged in the area between the support rollers. According to a preferred embodiment of the invention, the bending roller is adjustable relative to the support rollers and the wrap angle is adjustable as a result. - The system according to the invention ensures that the reinforcing steel is subjected to a multi-stage bending deformation around a bending roller in three different bending planes offset from one another by approximately 120° during torsion-free passage and is then cold-hardened in multiple axes with superposition in the bending planes, and that the yield point and the elongation are set by the extent of the extension of the reinforcing steel achieved by the bending deformation. The concrete

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stahl kann mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 1 bis 25 m/sec der mehrstufigen Biegeverformung unterworfen werden. - Da der Betonstahl eine Biegung in gegeneinander versetzten Biegeebenen erfährt, kann insoweit, um die Betonstahlachse betrachtet, von einem mehrachsigen Biegezustand oder auch von einem mehrachsigen Kaltverfestigungszustand gesprochen werden. Das führt im Durchlaufverfahren
dazu, daß jeder Punkt der Betonstahloberfläche kontinuierlich wechselnd dieser Beanspruchung unterworfen wird. Das Resultat besteht in einer sehr gleichmäßigen und sehr isotropen Verfestigung und einer sehr definierten und gleichmäßigen Querschnittsabnahme. Überraschenderweise verschwindet der störende Bauschinger Effekt. Die Qualitätswerte des Betonstahls in bezug auf Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung werden wesentlich verbessert und lassen sich über die Verlängerung, d. h. den Reckgrad, einstellen bzw. steuern.
steel can be subjected to multi-stage bending deformation at a throughput speed of 1 to 25 m/sec. - Since the reinforcing steel undergoes bending in offset bending planes, one can speak of a multi-axial bending state or a multi-axial strain hardening state when viewed around the reinforcing steel axis. This leads to
This means that every point on the reinforcing steel surface is subjected to this stress in a continuously changing manner. The result is a very uniform and very isotropic hardening and a very defined and uniform reduction in cross-section. Surprisingly, the disturbing Bauschinger effect disappears. The quality values of the reinforcing steel in terms of yield strength, tensile strength and elongation at break are significantly improved and can be adjusted or controlled via the extension, ie the degree of stretching.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungThe invention is explained in more detail below using a drawing that merely represents an exemplary embodiment. It shows a schematic representation

Fig. 1 die Rollenanordnung einer Anlage für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens,Fig. 1 the roller arrangement of a system for carrying out the described method,

Fig. 2 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1 in Durchlaufrichtung in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab. Fig. 2 is a view of the object of Fig. 1 in the direction of passage on a scale that is significantly enlarged compared to Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 erkennt man drei Rollenrichtwerke 1, 2, 3 mit jeweils definierter Biegeebene A, B, C, die in Durchlaufrichtung des Betonstahls 4 hintereinander angeordnet sind. Sie sind gegeneinander um etwa 120° versetzt, wozu insbesondere auf die Fig. 2 verwiesenIn Fig. 1 and 2, three roller straightening systems 1, 2, 3 can be seen, each with a defined bending plane A, B, C, which are arranged one behind the other in the direction of passage of the reinforcing steel 4. They are offset from each other by approximately 120°, for which reference is made in particular to Fig. 2.

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wird. Aus der Fig. 1 entnimmt man, daß jedes Rollenrichtwerk 1, 2, 3 zwei Stützrollen 5 und eine im Bereich zwischen den Stützrollen 5 angeordnete Biegerolle 6 aufweist. Diese ist in Richtung des Pfeiles, der in Fig. 1 im Bereich der Mitte angeordnet worden ist, verstellbar.From Fig. 1 it can be seen that each roller straightening device 1, 2, 3 has two support rollers 5 and a bending roller 6 arranged in the area between the support rollers 5. This can be adjusted in the direction of the arrow, which is arranged in the middle area in Fig. 1.

Arbeitet man mit der erfindungsgemäßen Anlage, so wird der Betonstahl 4 im torsionsfreien Durchlauf in drei verschiedene Biegeebenen A, B, C, die um etwa 120° gegeneinander versetzt sind, einer dreistufigen Biegeverformung um jeweils eine Biegerolle 6 unterworfen. Es wird dadurch in den drei Biegeebenen A, B, C superponiert, d. h. mit Überlagerung in den Biegeebenen, dreiachsig kaltverfestigt. Dabei wird eine Verlängerung des Betonstahls 4 erreicht. Die Streckgrenze und die Dehnung können durch das Maß der Verlängerung eingestellt werden. Dazu können die Biegerollen 6 bezüglich des Biegerollendurchmessers d besonders ausgewählt und kann der Umschlingungswinkel oL besonders eingestellt werden.When working with the system according to the invention, the reinforcing steel 4 is subjected to a three-stage bending deformation around a bending roller 6 in a torsion-free passage through three different bending planes A, B, C, which are offset from one another by approximately 120°. It is thereby superimposed in the three bending planes A, B, C, ie it is cold-hardened triaxially with superposition in the bending planes. This results in an extension of the reinforcing steel 4. The yield point and the elongation can be adjusted by the extent of the extension. For this purpose, the bending rollers 6 can be specially selected with regard to the bending roller diameter d and the wrap angle oL can be specially adjusted.

AusführungsbeispielExample

Ein gerippter Walzdraht der Abmessung 10 mm, Rippung gem. DIN 488, Stahl IV, und folgender Analyse:A ribbed wire rod of dimension 10 mm, ribbing according to DIN 488, steel IV, and the following analysis:

Kohlenstoff : 0,19 %Carbon : 0.19 %

Silizium : 0,23 %Silicon : 0.23 %

Mangan : 0,79 %Manganese : 0.79 %

Rest Eisen und übliche Beimengungen weisen im warmgewalzten Zustand folgende mechanische Eigenschaften auf:The remaining iron and usual admixtures have the following mechanical properties in the hot-rolled state:

Streckgrenze RpO,2 : 361 N/mm2 Yield strength RpO,2 : 361 N/mm 2

Zugfestigkeit Rm : 562 N/mm2 Tensile strength Rm : 562 N/mm 2

Bruchdehnung A1n : 24,7 %Elongation at break A 1n : 24.7 %

Verhältnis Rm/RpO,2 : 1,56Ratio Rm/RpO,2 : 1.56

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Dieser warmgerippte Walzdraht wird über die beschriebene Anordnung geführt. Der Verlängerungsgrad beträgt ca. 6 %. Nach diesem kontinuierlichen Prozeß der Verfestigung ergaben sich folgende mechanische Eigenschaften (ohne künstliche Alterungsbehandlung):This hot-ribbed wire rod is guided over the arrangement described. The degree of elongation is approx. 6%. After this continuous hardening process, the following mechanical properties were obtained (without artificial aging treatment):

Streckgrenze RpO,2Yield strength RpO,2 : 509 N/mm2 : 509 N/ mm2 Zugfestigkeit RmTensile strength Rm : 626 N/mm2 : 626 N/ mm2 Bruchdehnung A1n Elongation at break A 1n : 19,2 %: 19.2% Gleichmaßdehnung A1n^1 Uniform strain A 1n ^ 1 : 9,6 %: 9.6% Verhältnis Rm/RpO,2Ratio Rm/RpO,2 : 1,23: 1.23

Damit entspricht dieses Material den Anforderungen der DIN 488 Sorte B St 500 S.This material therefore meets the requirements of DIN 488 grade B St 500 S.

Das Biege-Verfestigungs-Verfahren wird bevorzugt mit Betonstahl in folgendem Analyserahmen ausgeführt:The bending hardening process is preferably carried out with reinforcing steel in the following analysis framework:

Kohlenstoff : 0,14 - 0,22 %Carbon : 0.14 - 0.22 %

Silizium : 0,15 - 0,40 %Silicon : 0.15 - 0.40 %

Mangan : 0,60 - 1,30 %Manganese : 0.60 - 1.30 %

Rest Eisen und Beimengungen-Gehalte entsprechen den Vorgaben des Institutes für Bautechnik, Berlin.Residual iron and impurity contents correspond to the specifications of the Institute for Construction Technology, Berlin.

Dem Biege-Verfestigungs-Vorgang nachgeschaltet ist eine kontinuierlich arbeitende Richtanlage, die das so verfestigte Material richtet und zu Stäben definierter Länge ablängt. Beide Anlagen sind in Linie aufgestellt und arbeiten synchron. Das gerichtete Material kann als Vormaterial für Biege- und Bewehrungsbetriebe verwandt werden.The bending and hardening process is followed by a continuously operating straightening system that straightens the hardened material and cuts it into bars of a defined length. Both systems are installed in line and work synchronously. The straightened material can be used as raw material for bending and reinforcement operations.

Claims (2)

Andrejewski, Honke & Partner, Palentanwälte in Essen Schutzansprüche:Andrejewski, Honke & Partner, Palentanwälte in Essen Protection claims: 1. Anaige zur Verfestigung von Betonstahl, insbesondere von schweißbarem Betonstahl, der durch Warmwalzen hergestellt wurde, wobei der Betonstahl kontinuierlich im Durchlaufverfahren kalt einer mechanischen Verformung unterworfen und dadurch unter anderem in bezug auf seine Streckgrenze und seine Dehnung eingestellt wird, gekennzeichnet durch drei Rollenrichtwerke (1, 2, 3) mit jeweils definierter Biegeebene (A, B, C), die in Durchlaufrichtung des Betonstahls (4) hintereinander und gegeneinander jeweils um etwa 120° versetzt angeordnet sind, wobei jedes Rollenrichwerk (1, 2, 3) zweit Stützrollen (5) und eine im Bereich zwischen den Stützrollen (5) angeordnete Biegerolle (6) aufweist.1. Analogue for strengthening reinforcing steel, in particular weldable reinforcing steel, which was produced by hot rolling, whereby the reinforcing steel is continuously subjected to cold mechanical deformation in a continuous process and is thereby adjusted, among other things, in relation to its yield point and its elongation, characterized by three roller straightening devices (1, 2, 3), each with a defined bending plane (A, B, C), which are arranged one behind the other in the direction of passage of the reinforcing steel (4) and offset from one another by approximately 120°, whereby each roller straightening device (1, 2, 3) has two support rollers (5) and a bending roller (6) arranged in the area between the support rollers (5). 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegerolle (6) gegenüber den Stützrollen (5) verstellbar und dadurch der Umschlingungswinkel ( <=6) einstellbar ist.2. System according to claim 1, characterized in that the bending roller (6) is adjustable relative to the support rollers (5) and thus the wrap angle (<=6) is adjustable.
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