Verfahren zur Herstellung von geripptem Betonstahl

Abstract

 Verfahren zur Herstellung von geripptem Betonstahl, wobei ein Stahl­draht durch Warmwalzen hergestellt und dabei mit Schrägrippen so­wie ggf. Längsrippen (insbesondere nach DIN 488) versehen wird. Der auf diese Weise warmgerippte Stahldraht (5) wird kalt einer Rek­kung unterworfen sowie dadurch in bezug auf die Streckgrenze und die Dehnung eingestellt. Der Stahldraht (5) wird kontinuierlich gereckt und dazu über zumindest zwei angetriebene Reckscheiben (1,2) (oder Reckwalzen) geführt, die mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten auf dem Stahldraht (5) arbeiten. Über die Umfangsgeschwindigkeitsdif­ferenz der beiden Reckscheiben (1, 2) wird der Reckgrad gesteuert. Über die Reckgeschwindigkeit werden die Streckgrenze und die Dehnung gesteuert. - Auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens wird angegeben.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geripptem Betonstahl, wobei ein Stahldraht durch Warmwalzen hergestellt und dabei mit Schrägrippen sowie ggf. Längsrippen (insbesondere nach DIN 488) versehen wird, und wobei der auf diese Weise warmgeripp­te Stahldraht kalt einer Reckung unterworfen sowie dadurch in be­zug auf die Streckgrenze und die Dehnung eingestellt wird. Wesent­lich für dieses Verfahren ist, daß die rippenbildende Formgebung beim Walzen erfolgt und eine sogenannte Warmrippung ist. Demge­genüber erfolgt die Reckung als Kaltreckung. Es versteht sich, daß io die Streckgrenze und die Dehnung so eingestellt werden, daß die vorgeschriebenen, normierten Werte eingehalten sind. - Die Erfin­dung betrifft fernerhin eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

[0002] Bei dem großtechnisch ausgeführten, bekannten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, resultiert das Recken aus einer Torsionsver­formung mit Hilfe einer Torsionsmaschine, die diskontinuierlich ar­beitet. Die diskontinuierliche Verfahrensführung stört den betrieb­lichen Ablauf. Für die einzustellende Streckgrenze sowie für die ein­zustellende Reckung müssen verhältnismäßig große, unvermeidbare Toleranzen zugelassen oder berücksichtigt werden. Insbesondere sind die Werte für die Streckgrenze und die Reckung über die Länge eines Betonstahls nach Maßgabe der unterschiedlichen Reckungsab­schnitte, die zu der diskontinuierlichen Verfahrenweise gehören, we­nig gleichmäßig. Die Dauerschwingungsfestigkeit des so gereckten Be tonstahls ist häufig unbefriedigend. Es besteht bei Schwingungsbe­anspruchungen Dauerbruchgefahr. Andererseits verlangt die Praxis in zunehmendem Maße auch hohe Werte für die Dauerschwingungs­festigkeit. - Wegen der beschriebenen Probleme wird, um bei Beton­ stahl die vorgeschriebenen Werte für die Streckgrenze und die Deh­nung einzuhalten, häufig von der beschriebenen Kaltreckung durch Torsion Abstand genommen und werden die vorgeschriebenen physi­kalischen Eigenschaften durch Microlegierung eingestellt, insbeson­dere durch Zugabe von Vanadium. Das führt zu befriedigenden Er­gebnissen. Das ist jedoch wegen der Notwendigkeit, Vanadium zuzu­legieren, aufwendig, zumal die Vanadium-Preise in der Tendenz seit vielen Jahren steigen und weitere Steigungen zu erwarten sind.

[0003] In neuerer Zeit ist über Versuche berichtet worden, die nicht zum Stand der Technik gehören und die sich bemühen, das Microlegieren durch ein kontinuierliches Recken zu ersetzen (Werkzeitschrift "Re­port" der Hamburger Stahlwerke Gesellschaft mit beschränkter Haf­tung vom 22. Juni 1989, Seite 11). Diese Versuche wurden mit einer Reckmaschine durchgeführt, die zwei mit unterschiedlicher Umfangs­geschwindigkeit arbeitende Reckscheiben aufweisen. Die Erfindung schließt an diese Versuche an.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschrie­bene Verfahren so zu führen, daß die Streckgrenze und die Dehnung sehr genau eingestellt werden können und auch weitere physikali­sche Eigenschaften des Betonstahls, insbesondere sein Dauerschwin­gungsverhalten, verbessert werden. Der Erfindung liegt fernerhin die Aufgabe zugrunde, eine Anlage anzugeben, mit der das erfin­dungsgemäße Verfahren auf besonders einfache Weise und zuverläs­sig durchführbar ist.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Stahldraht kontinuierlich gereckt wird und dazu über zumindest zwei angetrie­bene Reckscheiben (oder Reckwalzen) geführt wird, die mit unter­ schiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten auf dem Stahldraht arbeiten, daß über die Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz der beiden Reckschei­ben der Reckgrad gesteuert wird und daß über die Reckgeschwindig­keit die Streckgrenze und die Dehnung gesteuert werden. - Die Er­findung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem kontinuier­lichen linearen Recken die Möglichkeit besteht, bei vorgegebenem Reckgrad durch die Reckgeschwindigkeit in den Prozeß in dem Sinne optimierend einzugreifen, daß sehr genaue Werte für die Streckgren­ze und die Dehnung vorgegeben und eingehalten werden können. Da­bei ist neben der Reckgeschwindigkeit nach wie vor der Reckgrad eine Einflußgröße, die variiert werden kann. Überraschenderweise zeichnen sich die so hergestellten Betonstähle auch durch eine sehr hohe Dauerschwingungsfestigkeit aus. Insoweit soll die Reckgeschwin­digkeit zwar so gewählt werden, daß die vorgegebenen Werte für die Streckgrenze und die Dehnung eingehalten werden, jedoch soll die Reckgeschwindigkeit innerhalb dieser Bedingung so niedrig wie möglich gewählt werden. - Reckgrad bezeichnet die Längung, die der Stahldraht bzw. eine Längeneinheit des Stahldrahtes bei der Reckung erfährt, in Prozent. Reckgeschwindigkeit bezeichnet die bleibende Längenänderung des Stahldrahtes bzw. einer Längenein­heit des Stahldrahtes im Bereich zwischen den beiden Reckscheiben in der Zeiteinheit. Beide Größen können erfindungsgemäß durch Ein­flußnahme auf die Umfangsgeschwindigkeiten der Reckscheiben einge­stellt und eingehalten werden. Im Rahmen der Erfindung werden keine absoluten Zahlen für die Reckgeschwindigkeit angegeben, weil die optimalen absoluten Zahlen auch von dem Reckgrad und dem Krümmungsradius abhängen, den der Stahldraht bei der Umschlin­gung der Reckscheiben erfährt. Mit der Lehre, daß über die Reck­geschwindigkeit die Streckgrenze und die Dehnung gesteuert werden, lassen sich die absoluten Werte für die Reckgeschwindigkeit bei vor­ gegebenem Durchmesser der Reckscheiben unschwer experimentell er­mitteln. Im Sinne einer Optimierung ist es zweckmäßig, den Stahl­draht mit einem Mindestkrümmungsradius von 500 mm über die Reck­scheiben zu führen. Das gilt für alle übliche Stahldrahtdicken. Diese Maßnahme stellt sicher, daß sich eine störende, in bezug auf den Stahldrahtquerschnitt unsymmetrische Biegekaltverformung der linearen Reckung nicht überlagert. Um die Zahlenwerte in bezug auf den Reckgrad und die Reckgeschwindigkeit genau einzuhalten, wird nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung der Stahldraht schlupffrei über die Reckscheiben geführt. Das kann auf verschie­dene Weise erreicht werden, z. B. durch aufvulkanisierte gummi­elastische Auflagen auf der Lauffläche der Reckscheiben, durch Formschlußausbildungen, die mit den Rippen auf den Stahldrähten korrespondieren. Das kann auch auf andere Weise erreicht werden, unter Umständen auch durch Mehrfachumschlingung der Reckschei­ben. Es ist jedoch stets vorteilhaft, den Stahldraht rippenschaden­frei über die Reckscheiben zu führen. Auch insoweit erweisen sich gummielastische Auflagen und angepaßte Formschlußausbildungen als vorteilhaft. - Arbeitet man in der beschriebenen Weise, so ist nicht nur sichergestellt, daß die Streckgrenze und die Dehnung, wie vor­gegeben, sehr genau eingestellt und eingehalten werden können. Man erzielt, wie bereits betont, auch eine überraschende Reduzie­rung der Dauerbruchempfindlichkeit. Tatsächlich gehen im Rahmen der bekannten Maßnahmen die Dauerbrüche häufig auch von Micro­rissen im Oberflächenbereich der Stahldrähte aus, die ihrerseits auf Schäden an den Rippen oder auf anderen Fehlern beruhen. Die Bil­dung von insoweit störenden Microrissen läßt sich erfindungsgemäß durch Einstellung der Reckgeschwindigkeit weitgehend vermeiden, wobei nichtsdestoweniger die Streckgrenze und die Dehnung sehr ge­nau gesteuert werden können.

[0006] In der Ausführungsform, bei der warmgerippter Stahldraht über einen Windungsleger aus der Walzhitze heraus mit einer bleibenden Tordierungsverformung von 360°C pro Windung abgelegt wird und mit dieser Tordierungsverformung im kalten Zustand von einem Schlaghaspel abgezogen wird, besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, der beschriebenen vorteilhaften linearen Reckung eine Torsionsreckung zu überlagern. Dazu lehrt die Erfindung, daß der von dem Schlaghaspel abgezogene Stahldraht vor der Zuführung zu der ersten Reckscheibe einer Rückverformung unterworfen wird, die die Trodierungsverformung aufhebt oder weitgehend reduziert.

[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich besonders bewährt für die speziellen Stähle, die in den Ansprüchen 6 und 7 behandelt sind, wenn die in diesen Ansprüchen angegebenen Verfahrensparameter eingehalten werden. Werden diese eingehalten, so lassen sich im allgemeinen Betriebsverhältnisse verwirklichen, bei denen mit einer Umfangsgeschwindigkeit der Reckscheiben von mindestens 1,0 m/sek. bis maximal 8,0 m/sek. gearbeitet wird. Es versteht sich, daß die Umfangsgeschwindigkeit in diesem Bereich in Abhängigkeit vom Drahtdurchmesser optimierend eingestellt wird.

[0008] Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage, die für die Durch­führung des beschriebenen Verfahrens besonders geeignet ist. Inso­weit wird auf die Zeichnung verwiesen, die eine schematische Dar­stellung einer solchen Anlage zeigt.

[0009] Man erkennt in der Zeichnung eine Einlaufreckscheibe 1, eine Ab­laufreckscheibe 2 und ein Motor/Getriebe-Aggregat 3 bzw. 4 an jeder der Reckscheiben 1 bzw. 2. Die Reckscheiben 1 bzw. 2 besitzen einen Radius von zumindest 500 mm. Sie sind über das Motor/Getriebe-Ag­gregat 3 bzw. 4 mit vorgebbarer Umfangsgeschwindigkeit und vorgeb barer Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz antreibbar. Der Stahldraht 5 ist um die beiden Reckscheiben 1 bzw. 2 S-förmig geführt. Er ist der Einlaufreckscheibe 1 mit einem tangentialen Einlaufabschnitt 6 zuführbar und von der Ablaufreckscheibe 2 mit einem tangentialen Ablaufabschnitt 7 abführbar. Angedeutet wurde, daß der warmge­rippte Stahldraht 5, der über einen Windungsleger aus der Walzhitze heraus mit einer bleibenden Torsionsverformung von 360° pro Win­dung abgelegt wurde, mit dieser Tordierungsverformung im kalten Zustand von einem Schlaghaspel 8 abgezogen wird. Im Bereich des tangentialen Einlaufabschnittes 6 dieses Stahldrahtes befindet sich eine Rückverformungseinrichtung 9 für diese Torsionsverformung. Die Rückverformungseinrichtung 9 arbeitet mit Rückverformungsrollen 10. Es versteht sich, daß die Reckscheiben 1 bzw. 2 so ausgelegt sind, daß sie den Stahldraht 5 schlupffrei führen. Die Auslegung ist fer­nerhin so getroffen, daß die Rippen des Stahldrahtes 5 auf den Reckscheiben 1 bzw. 2 und in der Rückverformungseinrichtung 9 kei­nen Schaden nehmen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von geripptem Betonstahl, wobei ein Stahldraht durch Warmwalzen hergestellt und dabei mit Schrägrippen sowie ggf. Längsrippen (insbesondere nach DIN 488) versehen wird, und wobei der auf diese Weise warmgerippte Stahldraht kalt einer Reckung unterworfen sowie dadurch in bezug auf die Streckgrenze und die Dehnung eingestellt wird, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Stahldraht kontinuierlich gereckt wird und dazu über zumindest zwei angetriebene Reckscheiben (oder Reck­walzen) geführt wird, die mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindig­keiten auf dem Stahldraht arbeiten, daß über die Umfangsgeschwin­digkeitsdifferenz der beiden Reckscheiben der Reckgrad gesteuert wird und daß über die Reckgeschwindigkeit die Streckgrenze und die Dehnung gesteuert (bzw. eingestellt) werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht mit einem Mindestkrümmungsradius von 500 mm über die Reckscheiben geführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Stahldraht schlupffrei über die Reckscheiben ge­führt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Stahldraht rippenschadenfrei über die Reckschei­ben geführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in der Ausführungs­form, bei der der warmgerippte Stahldraht über einen Windungsleger aus der Walzhitze heraus mit einer bleibenden Tordierungsverformung von 360° pro Windung abgelegt wird und mit dieser Tordierungs­verformung im kalten Zustand von einem Schlaghaspel abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Schlaghaspel abgezogene Stahldraht vor der Zuführung zu der ersten Reckscheibe einer Rückverformung unterworfen wird, welche die Tordierungsver­formung aufhebt oder weitgehend reduziert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß mit einem Stahldraht gearbeitet wird, der in dem Analysenrahmen
Kohlenstoff : 0,14 bis 0,22%,
Silicium : 0,15 bis 0,40%,
Mangan : 0,60 bis 1,30%,
Rest Eisen und zulässige Spuren- und Begleitelemente,
liegt, daß mit einem Reckgrad von maximal 6% die Reckung durch­geführt wird und daß die Reckgeschwindigkeit so gewählt wird, daß der gereckte Betonstahl eine Streckgrenze größer als 500 N/mm² und eine Dehnung von zumindest 15% aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Stahldraht gearbeitet wird, der die Analyse
Kohlenstoff : 0, 18%,
Silicium : 0,24%,
Mangan : 0,80%,
Rest Eisen und zulässige Spuren- und Begleitelemente,
aufweist, daß mit einem Reckgrad von 5,7% die Reckung durchge­führt wird und daß die Reckgeschwindigkeit so gewählt wird, daß der gereckte Betonstahl eine Streckgrenze von etwa 521 N/mm² und eine Dehnung von 18,3% aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß mit einer Umfangsgeschwindigkeit der Reckscheiben von mindestens 1,0 m/sek bis maximal 8,0 m/sek gearbeitet wird.

9. Anlage für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch
eine Einlaufreckscheibe,
eine Ablaufreckscheibe und
zumindest ein Motor/Getriebe-Aggregat,
wobei die Reckscheiben einen Radius von zumindest 500 mm aufweisen und über das Motor/Getriebe-Aggregat mit vorgebbarer Umfangsgeschwindigkeit und vorgebbarer Umfangsgeschwindigkeits­differenz antreibbar sind, und wobei der Stahldraht um die beiden Reckscheiben S-förmig geführt sowie der Einlaufreckscheibe mit einem tangentialen Einlaufabschnitt zuführbar und von der Ablaufreckscheibe mit einem tangentialen Ablaufabschnitt abführbar ist.

10. Anlage nach Anspruch 9 in der Ausführungsform für das Ver­fahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des tangentialen Einlaufabschnittes eine Rückverformungseinrichtung für die Torsionsverformung angeordnet ist, die mit Rückverfor­mungsrollen arbeitet.

Zeichnung