DE1508405C - Einrichtung zum Patentieren von Walz draht in einem Warmetragerfließbett - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung Wärmeträgern durch ein verhältnismäßig enges Kühlzum Patentieren von Walzdraht in einem Wärme- rohr geführt wird, welches außen von flüssigem Stickträgerfließbett, wobei unter Vermeidung von Bainit stoff oder auch einem anderen verflüssigten Kühlgas ein sorbitisches Gefüge erzielt werden soll. Einrich- umgeben ist. Auch hier kann man von einem Wärmetungen dazu bestehen, wie andere Anlagen zur Wärme- S trägerfließbett und einem Wärmeträgerkreislauf behandlung metallischen Gutes, die mit einem Wärme- sprechen, doch sind hier die feinkörnigen Wärmeträgerfließbett arbeiten, in ihrem grundsätzlichen Auf- träger nur Hilfsmittel, welche den Wärmeübergang bau aus Fließbettkammer mit Gutaufgabe und Gut- vom flüssigen Stickstoff auf den Draht beeinflussen abzug, zumeist auch einem Wärmeträgerkreislauf und sollen. Im übrigen soll bei der bekannten Einrichtung einem Trägergasleitungssystem mit Gebläse. — Ein io der Wärmeübergang gesteuert werden durch Variation Wärmeträgerfließbett hat bei der Patentierung von der Durchzugsgeschwindigkeit des zu behandelnden Draht gegenüber der bloßen Luftabkühlung den Vor- Drahtes durch das Kühlrohr, die Temperatur des zug wesentlich höherer Wärmeübergangszahlen. Es Trägergases für den Wärmeträgerkreislauf und den ermöglicht daher insbesondere wenn der Draht in Strom des flüssigen Stickstoffs. Das ist funktionell Windungen aufgefächert behandelt wird, die unmittel- 15 keine Regelung. Darüber hinaus ist selbst eine bare Kombination von modernen, mit großer Ge- betriebsmäßig sichere Steuerung der Patentierung schwindigkeit arbeitenden Drahtwalzwerken mit einer so, daß kein Bainit entsteht, kaum möglich, zumal Patentierungsanlage, die infolge ihrer starken Kühl- die Durchzugsgeschwindigkeit vom zugeordneten wirkung einen Draht erzeugt, der in seiner Qualität Walzwerk abhängt und kaum variiert werden dem bleipatentierten Draht gleichwertig ist. Bekannt- 20 kann.

lieh ist die Kombination von Bleipatentierungsanlagen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

mit schnellaufenden Drahtstraßen bisher nicht, mög- Einrichtung zu schaffen, mit der auf einfache Weise

lieh. Ein Hauptproblem beim Patentieren von Walz- und mit Sicherheit sowie für die großtechnische Praxis

draht in einem Wärmeträgerfließbett ist die Regelung eines Drahtwerkes geeignet die Verhältnisse so ge-

der Temperatur und der Abkühlungsgeschwindigkeit 25 regelt werden können, daß die Bildung eines zum

des Drahtes, der aus der Walzhitze heraus durch das Ziehen gut geeigneten Sorbits erreicht und die BiI-

Wärmeträgerfließbett aus von dem Trägergas durch- dung von Bainit vermieden wird,

strömten feinkörnigen Wärmeträgern kontinuierlich Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum

hindurchgeführt wird. Patentieren von Walzdraht in einem Wärmeträger-

Maßnahmen zum Patentieren von Stahldraht aus 30 fließbett, bestehend aus einer Fließbettkammer mit der Walzhitze heraus sind in verschiedenen Aus- Drahtaufgabe und Drahtabzug, einem Wärmeträgerführungsformen bekannt. Insbesondere ist bekannt kreislauf und einem Trägergasleitungssystem mit Ge-(vgl. französische Patentschrift 1 392 709), den zu .blase. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gekennpatentierenden Draht durch ein Wärmeträgerfließbett zeichnet durch einen als Zwischenrost ausgebildeten mit bestimmter Transportgeschwindigkeit kontinuier- 35 Förderer für den aufgefächerten Draht, eine in lieh hindurchzuführen. Der Draht wird dabei glatt den Wärmeträgerkreislauf eingeschaltete, einstellbare oder in Windungen, z. B. auch aufgefächert, geführt. Kühlvorrichtung, eine Einrichtung zur Einstellung Letzteres ist auch bei anderen Kühlmaßnahmen be- der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases, eine kannt (vgl. USA.-Patentschrift 3103 237). Zwar kennt dem Drahtabzug zugeordnete Temperaturmeßeinman im Rahmen der bekannten Maßnahmen genau 40 richtung für die Drahtaustrittstemperatur und einen die thermodynamischen und metallurgischen Zu- dieser Temperaturmeßeinrichtung zugeordneten, die sammenhänge (vgl. »Wire and Wire Products«, 1957, Transportgeschwindigkeit des Förderers beeinflussen-S. 1179 bis 1182), es kann jedoch betriebsmäßig nicht den Regelkreis. Eine regelbare Kühlung der Wärmesichergestellt werden, daß der patentierte Stahldraht träger erreicht man einfach und funktionssicher dastets das sorbitische Gefüge aufweist, welches für 45 durch, daß der Wärmeträgerkreislauf aus einer im optimale Qualität erforderlich ist. Schwankende An- Bereich des Drahtabzuges angeordneten Senke für die f angsbedingungen oder Randbedingungen in thermo- Wärmeträger, einem zur Kühlvorrichtung und von der dynamischer Hinsicht führen zu Qualitätsbeeinträch- Kühlvorrichtung zurück zum Wärmeträgerfließbett in tigungen, entweder durch Bildung von Bainit oder dem Bereich der Drahtaufgabe geführten Rohrsystem eines nicht gut ausgebildeten Sorbits. Es wurde vor- 50 und einer pneumatischen Fördereinrichtung für die geschlagen, die Qualität des Drahtes durch Verände- Wärmeträger besteht, wobei das Wärmeträgerfließbett rung der Kühlmittelmenge, d. h. durch die Intensität von der Drahtaufgabe zum Drahtabzug abwärts geder Kühlung zu steuern, dieses Verfahren ist bei. An- neigt angeordnet sein kann. Die Einrichtung zur Einwendung eines Fließbettes als Kühlmittel wenig ge- stellung der Strömungsgeschwindigkeit des Trägereignet. — Im übrigen kennt man im Zusammenhang 55 gases besteht zweckmäßigerweise aus einem oder mit der Wärmebehandlung metallischer Gegenstände, mehreren Ventilen, die in der Trägergasverteilerleitung die in ein Wärmeträgerfließbett gleichsam eingetaucht angeordnet sind.

werden, eine Vielzahl von regeltechnischen Maß- Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind nahmen (vgl. USA.-Patentschrift 3 053 704), diese vor allem darin zu sehen, daß mit einer erfindungsführen jedoch nicht zur Lösung der Probleme, die 60 gemäßen Einrichtung auf einfache Weise und mit beim Patentieren von Walzdraht in einem Wärme- Sicherheit im Zuge der Patentierung von Stahldraht trägerfließbett auftreten. Das gilt auch für eine Ein- aus der Walzhitze heraus die Bildung von Bainit verrichtung zum Patentieren von Walzdraht aus Fließ- hindert werden kann, wobei die Einrichtung ohne bettkammer mit Drahtaufgabe und Drahtabzug, weiteres mit modernen Drahtwalzwerken hoher WaIz-Wärmeträgerkreislauf und Trägergasleitungssystem 65 geschwindigkeit kombinierbar ist.
mit Gebläse (vgl. britische Patentschrift 1 036 894), Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer bei der der Walzdraht unmittelbar aus der Walzhitze lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichheraus zusammen mit einem Strom von feinkörnigen nung ausführlicher erläutert,· es zeigt

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F i g. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Ein- und legt sich folglich in Windungen aufgefächert auf.

richtung, das Fördermittel 2. Das Fördermittel 2 ist beispiels-

F i g. 2 ein Diagramm mit Abkühlungskurven von weise ein Drahtnetz oder eine ähnliche Einrichtung,

Walzdraht im Zuge von Patentierungsmaßnahmen. bei der die Förderunterlage aus mehreren parallel ge-

Die in der F i g. 1 dargestellte Einrichtung dient 5 führten Seilen aufgebaut ist. Am Eingang des Förderzum Patentieren von Walzdraht (Stahldraht) aus der bandes läuft das Drahtnetz z. B. über eine ebene Walzhitze heraus und besteht in ihrem grundsätz- Platte, auf der sich eine Schüttung der Wärmeträger liehen Aufbau aus einem Wärmeträgerfließbett 1 mit aufbaut, die das Fließbett begrenzt. Im Bereich des Förderer 2 für den Transport des zu patentierenden Ausgangs befindet sich die schon beschriebene Senke, Walzdrahtes 3 durch das Wärmeträgerfließbett 1 hin- io welche bewirkt, daß die fluidisierten Wärmeträger durch, Drahtaufgabe (bei 23) und Drahtabzug 8 sowie hier gleichsam eine Schürze bilden, die. von dem Trägergasleitungssystem 19, 20 mit Gebläse. Als patentierten Draht 3 durchstoßen wird. Damit ist Wärmeträger werden z. B. keramische Stoffe oder zwischen Drahtaufgabe 4 und Drahtabzug 8 unter Be-Magnesiumoxyd, Schüttgewicht 1,5 bis 5 g/ccm, rücksichtigung der Transportgeschwindigkeit des För-Korngröße 0,01 bis 0,15 mm eingesetzt. Die Einrich- 15 dermittels 2 eine eindeutige Aufenthaltszeit des zu tung besitzt einen Wärmeträgerkreislauf 5 mit darin patentierenden Drahtes im Wärmeträgerfließbett 1 eingeschalteter, einstellbarer Kühlvorrichtung 6, eine gegeben. Folglich ist es möglich, im Sinne des erfin-Einrichtung zur Einstellung der Strömungsgeschwin- dungsgemäßen Verfahrens einerseits durch Kühlung digkeit des Trägergases und eine dem Drahtabzug zu- der Wärmeträger und Einstellung der Strömungsgegeordnete Temperaturmeßeinrichtung für die Draht- ao schwindigkeit des Trägergases die theoretische Abtemperatur mit zugeordnetem, die Transportgeschwin- kühlungsgrenze für den zu patentierenden Draht 3 digkeit des Förderers 2 beeinflussendem Regelkreis. festzulegen und andererseits durch Beeinflussung der Die Kühlvorrichtung kann auch, an anderer Stelle an- Transportgeschwindigkeit des Förderers 2 die Ausgeordnet sein. Der Wärmeträgerkreislauf 5 weist eine trittstemperatur des patentierten Drahtes auf einen im Bereich des Drahtabzuges angeordnete Senke 7 25 die Bildung von Bainit ausschließenden Wert zu für die Wärmeträger auf. Zum Wärmeträgerkreislauf regeln. — Wenn zu befürchten ist, daß der eingehört ein zur Kühlvorrichtung 6 und von der Kühl- laufende Draht starke Temperaturschwankungen aufvorrichtung zurück zum Fließbett in den Bereich der weist, kann es zweckmäßig sein, den einlaufenden Drahtaufgabe geführtes Rohrsystem 5 und eine For- Draht durch eine vorgeschaltete Wasserkühlung od. dereinrichtung, z. B. eine pneumatische Förderein- 30 dgl. auf bestimmte Einlauftemperatur zu regeln, richtung aus Rohrleitungen und Gebläse, für die Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Wärmeträger, wobei das Wärmeträgerfließbett 1 von Maßnahmen werden im folgenden an Hand der der Drahtaufgabe4 zum Drahtabzug8 abwärts ge- Fig. 2 einige Ausführungen zur Metallurgie der neigt angeordnet sein kann. Die Einrichtung zur Ein- Drahtpatentierung angeschlossen: stellung der Strömungsgeschwindigkeit des Träger- 35 Bei der Wärmebehandlung von kohlenstoffhaltigen gases besteht aus einem oder aus mehreren Ventilen 9, Drähten kommt es darauf an, ein zum Ziehen geeigdie im Trägergasleitungssystem zumeist und im Aus- netes Gefüge zu erhalten. Die zweite Anforderung, führungsbeispiel unterhalb des Fließbettes 1 angeord- die gestellt werden muß, ist völlige Gleichmäßigkeit net sind. Das Trägergas wird über ein besonderes, über die gesamte Drahtlänge. Das am besten zum nicht gezeichnetes Gebläse gefördert. Die Temperatur- 40 Ziehen geeignete Gefüge ist der Sorbit. Sorbit ist eine meßeinrichtung 11, die sich hinter dem Drahtabzüg 8 feine Ausbildungsform des Perlits, die sich bei der befindet, ist zweckmäßigerweise als Strahlungspyro- Umwandlung des Austenits bei etwa 550° C bildet, meter ausgeführt. Diese Temperaturmeßeinrichtung 11 Wird der Austenit bei tieferer Temperatur, vor allem gehört zu einem Regelkreis, der in der Figur im unter 500⁰C umgewandelt, so wird der Perlit sehr Blockbild aufgebaut ist. Der von der Temperaturmeß- 45 fein als Bainit ausgebildet. Dieses Gefüge ist wesenteinrichtung 11 gemessene Meßwert der Temperatur Hch härter als Sorbit und zum Ziehen ungeeignet. Bei wird einem Meßwertwandler 12 und von dort einem über 550⁰C steigenden Umwandlungstemperaturen Sollwert-Istwert-Vergleicher 13 im Regler 14 züge- wird der gebildete Perlit gröber. Vor allem bildet sich führt. Der Regler 14 verstellt über einen Stellmotor an den Umrandungen der Perlitkörner ein Ferritnetz 15 den Antrieb eines Förderers 2. 50 aus. Diese Ausbildungsform des Gefüges — gröberer

Zur erfindungsgemäßen Einrichtung ist im einzel- Sorbit mit Ferritnetz — wird bei der sogenannten nen noch beachtlich eine oberhalb des Wärmeträger- Luftpatentierung erreicht. Sie ergibt ebenfalls einen fließbettes 1 mündende Saugleitung 16 mit Gebläse 17 gut ziehbaren Draht. Jedoch hält ein luftpatentierter bzw. Ventilator, die oberhalb des Wärmeträgerfließ- Draht nicht die Zahl von Biegungen aus, die nach bettes 1 einen Unterdruck erzeugt. In dieser Saug- 55 der deutschen Norm für Seildrähte verlangt werden, leitung 16 befindet sich ein Abscheider. Die Abluft Bei der Torsionsprobe hat er dagegen ein gutes Erwird über das Gebläse 17 und eine besondere Abluft- gebnis.

leitung 19 nach außen gedrückt oder auch über eine Für die Umwandlung eines Drahtes, der von Auste-

weitere Verbindungsleitung 20 im Kreislauf geführt, nitzustand, also von einer Temperatur oberhalb Ac₃, in dem Abscheider 18 abgeschiedene Wärmeträger 60 abgekühlt wird, ist das ZTU-Schaubild maßgeblich

werden über eine besondere Leitung 21 in die Kühl- (Kurvendarstellung). Die im Bild dick eingezeich-

vorrichtung 6 für die Wärmeträger eingeführt. Die neten Kurven stellen Beginn und Ende der Umwand-

Kühlvorrichtung 6 besteht aus einem Behälter 6, in lung dar. Ideal wäre es wahrscheinlich, wenn man

den der Wärmeträgerkreislauf einmündet, wobei den Draht gemäß Verlauf von Ac₃ so schnell auf eine dieser Behälter von Kühlschlangen 22, die ihrerseits 65 Temperatur von 550⁰C abkühlen könnte, daß er

von einem Kühlmittel durchströmt sind, durchsetzt ist. diese Temperatur erreicht hat, bevor die Umwandlung

Der zu patentierende Walzdraht gelangt über die beginnt, also in etwa 1,5 Sekunden. Anschließend

Drähtaufgabe 4 zu einem Haspel 23 mit Legearm müßte der Draht bei konstanter Temperatur durch

das Umwandlungsgebiet geführt werden, was etwa 18,5 Sekunden erfordert. Technisch realisierbar ist dieser Idealfall nur für sehr dünne Drähte. Für den gängigen Drahtdurchmesser von 5,5 mm war eine derartig schnelle Abkühlung bisher nicht möglich. Sie ist praktisch nur mit Wasser denkbar und stellt erhebliche Regelprobleme.

Die praktisch durchgeführten Methoden sind die Luft- und die Bleibadabkühlung. Die Luftabkühlung ist als Kurve d im Bild eingesetzt. Sie ergibt ein Gefüge mit einem ausgeprägten Ferritnetz und damit schlechtere Biegewerte. Die Abkühlung mit Luft ist so langsam, daß selbst bei Beibehaltung der vollen Kühlwirkung während der Umwandlung nicht die Gefahr der Bildung von Bainit besteht.

Als Kurve α ist die übliche Bleibadabkühlung eingezeichnet. Sie erfolgt in Bleibädern von etwa 500° C. Die Abkühlung erfolgt wesentlich schneller..Bei der durch das Bleibad erreichten Abkühlungsgeschwindigkeit darf die Kühlung während der Umwandlung nicht voll aufrechterhalten werden, weil sie sonst vor abgeschlossener Umwandlung ins Bainitgebiet einlaufen würde und sich damit ein Anteil Bainit bilden würde. Das wird erreicht, indem das Bleibad auf der Temperatur von etwa 500° C gehalten wird, bei der _a5 sich kein Bainit bilden kann.

Als Kurven b und c ist die Abkühlung im Wärmeträgerfließbett einer erfindungsgemäßen Einrichtung eingezeichnet. Man sieht, daß die Abkühlung nach 6 bis 8 Sekunden (je nach Wärmeübergangszahl) abgebrachen werden muß, damit die Bainitbildung verhindert wird. Anschließend kann der Draht zum Abschluß der Umwandlung durch Luft geführt werden. Diese Verfahrensweise läßt sich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ohne Schwierigkeit erreichen. Die Abkühlung an Luft ist so langsam, daß die Bildung von Bainit nicht zu erwarten ist, zumal während der Umwandlung auch noch Wäme frei wird. Man kann aber zusätzlich den Draht beispielsweise über Bleche führen, die ihn vor "Abstrahlungsverlusten schützen. Es ist die allgemeine Ansicht (nicht exakt nachgewiesen), daß die Eigenschaften, vor allem die Biegezahlen, des Drahtes umso besser werden, je schneller die Abkühlung erfolgt, d. h. je weiter der Idealfall der isothermen Umwandlung (Abkühlung auf 550° C vor Umwandlungsbeginn) angenähert wird. Je schneller man aber abkühlt, d. h. je näher man an diesen Idealfall herangeht, desto exakter muß der Draht rechtzeitig aus dem Kühlmedium herausgeführt werden, damit die Bildung von Bainit verhindert wird. Wenn man sich durch zu frühes Herausführen des Drahtes aus dem Kühlmedium eine Sicherheitsreserve läßt, so verschlechtert man die Qualität des Drahtes entsprechend durch Bildung gröberen Perlits und vor allem durch Bildung eines Ferritnetzes um die Perlitkörner. Das bedeutet, daß die Anforderungen an die Regelung um so größer werden, je mehr man die Abkühlungsgeschwindigkeit steigert. Aus der Kurve c im Bild ist zu erkennen, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit im Fließbett schon recht hoch ist.

Es reicht aus, wenn der Draht während der Umwandlung an Luft geführt wird, wobei er gegebenenfalls mit Blechen abgedeckt werden kann. Dagegen kann es vorteilhaft sein, wenn er nach (z. B. an Luft) abgeschlossener Umwandlung in einem weiteren Fließbett auf Verladetemperatur abgekühlt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Patentieren von Walzdraht in einem Wärmeträgerfließbett, bestehend aus einer Fließbettkammer mit Drahtaufgabe und Drahtabzug, einem Wärmeträgerkreislauf und einem Trägergasleitungssystem mit Gebläse, gekennzeichnet durch einen als Zwischenrost ausgebildeten Förderer (2) für den ausgefächerten Draht, eine in den Wärmeträgerkreislauf eingeschaltete, einstellbare Kühlvorrichtung (6), eine Einrichtung zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases, eine dem Drahtabzug (8) zugeordnete Temperaturmeßeinrichtung (11) für die Drahtaustrittstemperatur und einen dieser Temperaturmeßeinrichtung (11) zugeordneten, die Transportgeschwindigkeit des Förderers (2) beeinflussenden Regelkreis (12, 13, 14 und 15). .

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerkreislauf (5) aus einer im Bereich des Drahtabzuges (8) angeordneten Senke (7) für die Wärmeträger, einem zur Kühlvorrichtung (6) und von der Kühlvorrichtung (6) zurück zum Wärmeträgerfließbett (1) in den Bereich der Drahtaufgabe (4) geführten Rohrsystem (5) und einer pneumatischen Fördereinrichtung für die Wärmeträger besteht, wobei das Wärmeträgerfließbett (1) von der Drahtaufgabe (4) zum Drahtabzug (8) abwärts geneigt angeordnet sein kann.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases aus einem oder mehreren Ventilen (9) besteht, die in der Trägergasverteilerleitung (10) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen