EP0551657B1 - Verfahren zur Minimierung der Schopfverluste von Beton-Rippendraht bei dessen Randvergütung durch kontrollierte Abkühlung aus der Walzhitze - Google Patents

Verfahren zur Minimierung der Schopfverluste von Beton-Rippendraht bei dessen Randvergütung durch kontrollierte Abkühlung aus der Walzhitze Download PDF

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EP0551657B1
EP0551657B1 EP92122120A EP92122120A EP0551657B1 EP 0551657 B1 EP0551657 B1 EP 0551657B1 EP 92122120 A EP92122120 A EP 92122120A EP 92122120 A EP92122120 A EP 92122120A EP 0551657 B1 EP0551657 B1 EP 0551657B1
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cooling
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coil former
path
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Johann Grotepass
Uwe Plociennik
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SMS Siemag AG
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SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • C21D9/5732Continuous furnaces for strip or wire with cooling of wires; of rods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/18Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203Cooling
    • B21B45/0209Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0224Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for wire, rods, rounds, bars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B1/163Rolling or cold-forming of concrete reinforcement bars or wire ; Rolls therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for minimizing the crop losses of corrugated fin wire in the case of its edge hardening by controlled cooling from the rolling heat, the cooling taking place after the wire tip emerges from a wire block in a cooling section having a number of cooling pipes in a row between the latter and a downstream winding layer, and the Wire is inserted into the winding layer after the edge has been tempered.
  • the water cooling When heat-treating concrete ribbed wire from the rolling heat, the water cooling usually begins immediately behind the wire block. In many cases, the water cooling is only switched on when the wire tip has passed through the driver installed in front of the turntable in order to prevent a break-out due to cooling that starts too early.
  • the invention has for its object to improve and modify the cooling process for edge hardening of comparatively thin concrete finned wire from the rolling heat in such a way that the loss of cropping is reduced considerably in the simplest possible manner and with existing means.
  • the new method can be used to advantage, because then the cooling process, as was previously the case, begins both immediately after the wire finishing block and is also continued and completed with increased intensity in the area in front of the coater .
  • the thick wire with the additional method according to the invention achieves an increase in quality in the edge zone compensation.
  • the method provides that a cooling phase with the greatest temperature gradient is moved to the area of the cooling section closest to the winding layer.
  • the steady increase in cooling reliably prevents the wire tip from breaking out when the wire passes through the cooling tubes, even if the wire is comparatively thin, even if it has not yet passed through the driver installed in front of the coater.
  • a continuously increasing cooling and thus remuneration of the wire tip is brought about, which is then completed in the area of the cooling section in front of the winding layer.
  • a further embodiment of the invention provides that to intensify the cooling effect, the cooling tube closest to the coater is formed longer than the other cooling tubes, which extends the dwell time of the wire passing through and thus the cooling phase and thereby intensifies the cooling effect.
  • Another type of intensification can also be achieved in that the use of at least in a cooling tube in front of the winding layer Coolant is intensified by increasing pressure and / or amount.
  • An embodiment of the method further provides that the control of the cooling in the individual cooling tubes in sections is carried out according to a program which controls the sections of the cooling section using a computer-controlled guide unit. Optimal compensation results can be set.
  • the family tree of a rolling mill shown in FIG. 1 shows a furnace (1), followed by pull-out and back-drive, pendulum shears and Press water descaling (2), an eight-stand roughing mill (3), a six-stand intermediate mill (4) and a five-stand finishing train (5) for bar rolling with rotary cropping and chopping shears (6).
  • the reference numbers (7-14, 22) denote stations of a subsequent fine steel mill, which is not part of the subject matter of the invention, but are mentioned for the sake of completeness, (7) a water cooling section, (8) a driver, (9) an inlet roller table, ( 10) a rotary shear, (11) an inlet channel with a switch, (12) a rake cooling bed, (13) a multi-core driver, (14) a multi-core straightening machine and (22) a scaffolding site.
  • the wire mill branches off from the finishing train (5) for the bar rolling.
  • This has a water box (23) in which the wire temperature is reduced to an optimum temperature range for finish rolling in the wire finishing block (26).
  • the cropping and chopping shears (24) and the loop table (25) are connected upstream of the wire finishing block (26).
  • the cooling section (27) with four cooling pipes (36a - 36d), in which the edge coating of the fin wire is carried out by controlled cooling.
  • the Stelmor system (29) adjoins the winding layer (28) and ends at the wire ring image chamber (30).
  • the four cooling pipes (36a - 36d) provided in the layout receive their coolant distribution through adjustable coolant valves (33a - 33d).
  • An additional cooling tube (31) with a coolant supply valve (35) can be used there, for example, for the main focus of the cooling of the thin wire tip provided in the method according to the invention in a region of the cooling section (27) closest to the winding layer (28).
  • An additional coolant distribution valve (32) can also be provided for the main focus of the cooling effect in the area in front of the winding layer (28). This allocates an additional amount of coolant, sometimes with increased pressure, to the cooling pipe (36d).
  • the method can also be designed such that the cooling pipe (36d) closest to the winding layer (28) is significantly intensified in its cooling effect, for example by lengthening it.
  • the use of coolant in the cooling pipe (36d) can also be intensified by increasing the pressure and / or quantity.
  • the arrangement of an additional coolant distribution valve (32) shown in FIG. 1 serves this purpose, for example.
  • the invention very advantageously minimizes cropping losses with simple means and measures and prevents interruptions in operation due to the wire tip breaking out.
  • the method optimally fulfills the task set out above.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung der Schopfverluste von Beton-Rippendraht bei dessen Randvergütung durch kontrollierte Abkühlung aus der Walzhitze, wobei die Abkühlung nach Austritt der Drahtspitze aus einem Drahtfertigblock in einer zwischen diesem und einem nachgeschalteten Windungsleger mehrere Kühlrohre in Reihe aufweisenden Kühlstrecke erfolgt und der Draht nach erfolgter Randvergütung in den Windungsleger eingeführt wird.
  • Bei der Randvergütung von Beton-Rippendraht aus der Walzhitze beginnt üblicherweise die Wasserkühlung unmittelbar hinter dem Drahtfertigblock. Vielfach wird dabei die Wasserkühlung erst dann eingeschaltet, wenn die Drahtspitze den vor dem Windungsleger installierten Treiber durchlaufen hat, um ein Ausbrechen infolge zu frühzeitig einsetzender Kühlung zu verhindern.
  • Aus der JP-A-62-44530 ist beispielsweise eine solche Walzanlage für Drahtabmessungen mit nachgeordneten Anlagenteilen zur Randvergütung des Drahtes durch kontrollierte Abkühlung mit einer in Bereiche mit Kühlrohren unterteilten Kühlstrecke bekannt. Bei dieser Kühlstrecke wird die Wasserzufuhr zu den Wasserkühlrohren erst dann eingeschaltet, wenn die Drahtspitze die vorhandenen Kühlzonen passiert hat. Hierdurch entsteht eine unzureichend gekühlte bzw. vergütete Drahtspitze, die länger sein kann als der Abstand zwischen Block und Treiber und beispielsweise eine Länge von mehr als 45 m aufweist. Diese Drahtspitze mußte bisher geschopft werden und verringerte somit das Ausbringen der Drahtstraße. Insbesondere trifft dieser Nachteil auf relativ dünne Drahtsorten zwischen 6 und 10 mm zu.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Abkühlungsverfahren zur Randvergütung von vergleichsweise dünnem Beton-Rippendraht aus der Walzhitze derart zu verbessern und zu modifizieren, daß damit ohne Qualitätsminderung auf möglichst einfache Weise und mit vorhandenen Mitteln die Schopfverluste wesentlich verringert werden.
  • Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit der Erfindung durch das im Kennzeichnungsteil von Anspruch 1 vorgesehene Verfahren. Für die Abkühlung von vergleichsweise dünnen Drahtsorten zwischen 6 und 10 mm ist dieses Verfahren besonders vorteilhaft.
  • Durch die erfindungsgemäße Verlegung des Schwerpunktes der Abkühlung in einen dem Windungsleger nächstgelegenen Bereich der Kühlstrecke werden für die Drahtspitze günstige, d.h. kontrollierte Kühlungsverhältnisse erreicht, die zu einer ausreichenden Randvergütung führen und die Schopfverluste der Drahtspitze wenigstens bis auf die Hälfte der ursprünglichen Länge verringern, ohne daß die Drahtspitze beim Durchlauf durch die Kühlstrecke ausbricht. Die erfindungsgemäße Lösung ist unkompliziert, kostengünstig und läßt sich bei praktisch allen vorhandenen Kühlstrecken problemlos einrichten.
  • Auch bei Drahtabmessungen von 12 mm und größer kann fallweise das neue Verfahren vorteilhaft angewendet werden, weil dann der Kühlprozess, wie er bisher üblich war, sowohl unmittelbar nach dem Drahtfertigblock einsetzt, als auch zusätzlich im Bereich vor dem Windungsleger mit erhöhter Intensität fortgesetzt und vollendet wird. Bei diesen Drahtdicken entstehen zwar nicht so große Schopfverluste, weil die Drahtspitze ohne auszubrechen durch die Kühlstrecke oder zumindest durch einen Teil der Kühlrohre mit eingeschalteter Kühlung transportiert werden kann, gleichwohl wird beim Dickdraht mit dem zusätzlichen Verfahren nach der Erfindung eine Qualitätssteigerung bei der Randzonenvergütung erreicht.
  • Das Verfahren sieht vor, daß eine Abkühlungsphase mit dem größten Temperatur-Gradienten in den dem Windungsleger nächstgelegenen Bereich der Kühlstrecke verlegt wird.
  • Dabei kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß die - vom Drahtfertigblock aus gesehen - dem Windungsleger vorgeordneten Kühlrohre einen vergleichsweise geringen Anteil der Abkühlung mit einem vergleichsweise niedrigen Temperaturgradienten verwirklichen, während in den dem Windungsleger nächstgelegenen Bereich der Kühlstrecke der Schwerpunkt des Abkühlungsverfahrens und damit der Randvergütung des Drahtes verlegt wird. Hierdurch nimmt die Kühlwirkung im Verlauf der Kühlstrecke von deren Anfang bis zum Windungsleger allmählich zu, so daß ohne Gefahr des Ausbrechens der Drahtspitze eine optimale Randvergütung des Drahtes bei wesentlich verringerten Schopfverlusten erreicht wird. Durch die stetige Zunahme der Kühlung wird zuverlässig verhindert, daß die Drahtspitze auch bei vergleichsweise dünnen Drahtsorten beim Durchlauf durch die Kühlrohre ausbricht, auch wenn sie noch nicht den vor dem Windungsleger installierten Treiber durchlaufen hat. Andererseits wird bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens eine stetig zunehmende Abkühlung und damit Vergütung der Drahtspitze bewirkt, die dann im Bereich der Kühlstrecke vor dem Windungsleger vollendet wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zur Intensivierung der Kühlwirkung das dem Windungsleger nächstgelegene Kühlrohr länger als die anderen Kühlrohre ausgebildet wird, wodurch die Verweilzeit des durchlaufenden Drahtes und damit der Kühlungsphase verlängert und dadurch die Kühlwirkung intensiviert wird.
  • Eine andere Art der Intensivierung kann aber auch dadurch erreicht werden, daß zumindest in einem Kühlrohr vor dem Windungsleger der Einsatz von Kühlmittel durch Erhöhung von Druck und/oder Menge intensiviert wird.
  • Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht weiter vor, daß die streckenweise Steuerung der Kühlung in den einzelnen Kühlrohren nach einem die Abschnitte der Kühlstrecke beherrschenden Programm unter Verwendung einer computergesteuerten Führungseinheit vorgenommen wird. Dabei lassen sich optimale Vergütungsergebnisse einstellen.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Verfahrens ergeben sich aus den nachstehenden Erläuterungen eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Verfahrensstammbaumes.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1
    ein Layout eines einadrigen Feinstahl- und Drahtwalzwerkes mit integrierter Kühlstrecke,
    Fig. 2
    ein Diagramm mit Kühlkurven für Randzonen-, Kern- und Durchschnittstemperatur eines aus der Walzhitze auf Vergütungstemperatur abgekühlten Drahtes.
  • Der in der Figur 1 dargestellte Stammbaum eines Walzwerkes zeigt einen Ofen (1), gefolgt von Auszieh- und Rücktreiber, Pendelschere und Preßwasserentzunderung (2), eine acht-gerüstige Vorstraße (3), eine sechs-gerüstige Zwischenstraße (4) und eine fünf-gerüstige Fertigstraße (5) für die Stabwalzung mit Rotations-Schopf- und Häckselscheren (6).
  • Die Bezugsziffern (7 - 14, 22) bezeichnen Stationen einer anschließenden Feinstahlstraße, die nicht zum Gegenstand der Erfindung gehört, der Vollständigkeit halber aber erwähnt sind, wobei (7) eine Wasserkühlstrecke, (8) einen Treiber, (9) einen Zulaufrollgang, (10) eine Rotationsschere, (11) eine Zulaufrinne mit Weiche, (12) ein Rechenkühlbett, (13) einen mehradrigen Treiber, (14) eine mehradrige Richtmaschine und (22) einen Gerüstbauplatz bezeichnen.
  • Aus der Fertigstraße (5) für die Stabwalzung zweigt die Drahtstaße ab. Diese weist eine Wasserkasten (23) auf, in dem die Drahttemperatur auf einen für das Fertigwalzen im Drahtfertigblock (26) optimalen Temperaturbereich abgesenkt wird. Weiter sind dem Drahtfertigblock (26) die Schopf- und Häckselscheren (24) und der Schlingentisch (25) vorgeschaltet. Es folgt die Kühlstrecke (27) mit vier Kühlrohren (36a - 36d), in welchen die Randvergütung des Beton-Rippendrahtes durch kontrollierte Abkühlung vorgenommen wird. An den Windungsleger (28) schließt sich die Stelmoranlage (29) an, die an der Drahtring-Bildekammer (30) endet. Die im Layout vorgesehenen vier Kühlrohre (36a - 36d) erhalten ihre Kühlmittelzuteilung durch einstellbare Kühlmittelventile (33a - 33d).
  • Für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene schwerpunktmäßige Verlegung der Abkühlung der Dünndrahtspitze in einen dem Windungsleger (28) nächstgelegenen Bereich der Kühlstrecke (27) kann beispielsweise dort ein zusätzliches Kühlrohr (31) mit einem Kühlmittelzuteilungsventil (35) verwendet werden. Auch kann zur schwerpunktsmäßigen Verlegung der Kühlwirkung in den Bereich vor den Windungsleger (28) ein zusätzliches Kühlmittelzuteilungsventil (32) vorgesehen sein. Dieses teilt dem Kühlrohr (36d) eine zusätzliche Menge Kühlmittel, fallweise mit erhöhtem Druck, zu.
  • Auf diese Weise wird im Bereich vor dem Windungsleger (28) bzw. dem zugeordneten Treiber eine im Verhältnis zu den vorangehenden Bereichen der Kühlstrecke (27) wesentlich intensivierte Kühlwirkung erreicht, dabei das Ausbrechen der Drahtspitze verhindert und bei zufriedenstellender Vergütung der Schopfverlust erheblich verringert.
  • Das Verfahren kann aber auch so ausgestaltet werden, daß das dem Windungsleger (28) nächstgelegene Kühlrohr (36d) in seiner Kühlwirkung wesentlich intensiviert wird, indem es beispielsweise verlängert wird. Auch kann im Kühlrohr (36d) der Einsatz von Kühlmittel durch Erhöhung von Druck und/oder Menge intensiviert werden. Diesem Zweck dient beispielsweise die in der Figur 1 gezeigte Anordnung eines zusätzlichen Kühlmittelzuteilungsventils (32).
  • Um dabei gemäß Erfindung eine örtlich streng kontrollierte Kühlwirkung innerhalb der Kühlstrecke (27) zu erreichen, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung weiter vorgesehen, daß die Steuerung der Kühlwirkung bei den einzelnen Kühlrohren (36a - 36d) nach einem die Abschnitte der Kühlstrecke (27) beherrschenden Programm unter Verwendung einer computergesteuerten Führungseinheit (34) vorgenommen wird. Diese überträgt an die Kühlmittelzuteilungsorgane (33a - 33d) bzw. (32 und 35) Einstellungsimpulse, nach deren Maßgabe die Kühlrohre (36a - 36d) bzw. (31) mehr oder weniger intensiv mit Kühlmittel versorgt werden. Mit dieser Maßnahme kann problemlos beim Abschrecken von vergleichsweise dünnen Drahtsorten die Abkühlungsphase mit dem größten Temperaturgradienten in den dem Windungsleger (28) nächstgelegenen Bereich der Kühlstrecke (27) verlegt werden. Dabei wird eine ausreichende Kühlwirkung sowie Vergütung der Drahtspitze erzielt, ohne daß diese vor Erreichen des Windungslegers (28) bzw. dessen Treibers beim Durchlauf durch die vorgeschalteten Kühlrohre (36a - 36c) ausbricht. Dabei wird dann, wie dies die Figur 2 zeigt, im Randbereich des Drahtes eine vorgegebene, insbesondere martensitische Gefügestruktur erreicht. Wie aus dem Verlauf der Kühlkurve für die Randzone (R) hervorgeht, wird beim Abkühlen eine schockartige Temperaturabsenkung der Randzone des Drahtes von etwa 1000oC bis auf etwa 220oC innerhalb von nur einer Sekunde erreicht. Danach steigt die Temperatur des sich martensitisch orientierenden Gefüges wieder bis auf etwa 630oC an. Diesem Temperaturverlauf folgt mit Verzögerung von 6 bis 8 Sekunden der Kerntemperaturverlauf nach der oberen Diagrammkurve (K), woraus sich der in der mittleren Diagrammkurve (D) gezeigte Verlauf der Durchschnittstemperatur ergibt.
  • Mit der Erfindung werden sehr vorteilhaft mit einfachen Mitteln und Maßnahmen Schopfverluste minimiert und Betriebsunterbrechungen durch Ausbrechen der Drahtspitze vermieden. Insofern erfüllt das Verfahren in optimaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Minimierung der Schopfverluste von Beton-Rippendraht bei dessen Randvergütung durch kontrollierte Abkühlung aus der Walzhitze, wobei die Abkühlung nach Austritt der Drahtspitze aus einem Drahtfertigblock (26) in einer zwischen diesem und einem nachgeschalteteten Windungsleger (28) mehrere Kühlrohre (36a - 36d) in Reihe aufweisenden Kühlstrecke (27) erfolgt und der Draht nach erfolgter Randvergütung in den Windungsleger (28) eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für Drahtdichen ab 6 mm eine Abkühlungsphase mit dem größten Temperatur-Gradienten in den dem Windungsleger (28) nächstgelegenen Bereich der Kühlstrecke (27) verlegt und dabei die Kühlwirkung des dem Windungsleger (28) bzw. dem zugeordneten Treiber nächstgelegenen Bereiches der Kühlstrecke im Verhältnis zu den vorangehenden Bereichen der Kühlstrecke (27) wesentlich intensiviert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Windungsleger (28) nächstgelegene Kühlrohr (36d) in seiner Kühlwirkung wesentlich intensiviert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Windungsleger (28) nächstgelegene Kühlrohr (36d) länger als die anderen Kühlrohre (36a - 36c) ausgebildet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem dem Windungsleger (28) nächstgelegenen Kühlrohr (36d) der Kühlstrecke (27) der Einsatz von Kühlmittel durch Erhöhung von Druck und/oder Menge intensiviert wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Kühlwirkung einzelner Kühlrohre (36a - 36d) der Kühlstrecke (27) nach einem die bereichsweisen Abschnitte der Kühlstrecke beherrschenden Programm unter Verwendung einer computergesteuerten Führungseinheit vorgenommen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es für vergleichsweise dünne Drahtdichen zwischen 6 und 10 mm angewendet wird.
EP92122120A 1992-01-17 1992-12-30 Verfahren zur Minimierung der Schopfverluste von Beton-Rippendraht bei dessen Randvergütung durch kontrollierte Abkühlung aus der Walzhitze Expired - Lifetime EP0551657B1 (de)

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