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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung eines einheitlichen Feingefüges und besonderer mechanischer Eigenschaften in warmgewalztem Stahldraht, indem dieser unmittelbar anschliessend an ein Warmwalzwerk, allgemein als Stabwalzwerk bezeichnet, einer geregelten Abkühlung unterworfen wird.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, in dem Stabstähle verschiedener Sorten durch eine unmittelbar im Anschluss an ein Stabwalzwerk durchgeführte gesteuerte Abkühlung verschiedene Feingefüge und mechanische Eigenschaften erhalten, u. zw. in Abhängigkeit von der Stahlsorte, der späteren Behandlung und dem beabsichtigten Verwendungszweck.
In der normalen Produktion von Stabstahl befindet sich dieser beim Verlassen des Fertiggerüstes des Stabwalzwerkes auf einer Temperatur von etwa 9800C. Die den Stabstahl zu den Haspeln führenden Rohre sind mit Wasserdüsen versehen, so dass die Stäbe beim Eintritt in die Haspeln gewöhnlich auf etwa 790 C abgekühlt sind. Hier wird der Stabstahl zu Bunden verformt, wobei jeder Bund normalerweise aus dem Produkt eines ganzen Knüppels mit einem Gewicht von etwa 180 bis 540 kg besteht. Beim Aufhaspeln auf den üblichen
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und dabei in unbewegter Luft langsam abkühlen.
Wenn jeder Bund soweit abgekühlt ist (auf etwa 540 bis
650 C), dass er beim Aufhängen an einem Haken seine Kreisform nicht verliert, wird der Bund normalerweise auf einen Traghaken gehängt, mit dem die Bunde nacheinander zu Stellen gefördert werden, an denen sie kontrolliert, abgegratet, gebunden und zum Lager oder zu einem Drahterzeuger versandt werden. Ferner ist während dieser Förderung eine genügende Zeit für eine zusätzliche, langsame Abkühlung auf eine Temperatur vorgesehen, bei der die Kontrolle, das Binden und die Maipulation erfolgen kann. Diese übliche Arbeitsweise bedingt nun aber mehrere schädliche und kostenerhöhende Nachteile. Die lang andauernde Berührung des auf hoher Temperatur befindlichen Stabstahles mit der Luft führt auf allen freiliegenden Flächen zur Bildung einer
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Eisenoxydschicht, und damit zu einem Metallverlust von etwa 1, 5%. Die langsame Abkühlung begünstigt das Kristallwachstum und führt in Stahlsorten mit mehr als 0, 20% Kohlenstoff zu metallurgischen und mechanischen Eigenschaften, die eine spätere Verarbeitung, beispielsweise den Drahtzug, erst nach einer entsprechenden Vorbehandlung gestatten. Bei Sorten mit einem mittleren oder hohen Kohlenstoffgehalt müssen auf diese Weise hergestellte Stabstahlbunde vor dem Drahtzug einer besonderen Wärmebehandlung unterworfen werden, die allgemein als Patentieren bezeichnet wird.
Es sind zahlreiche Versuche zu dem Zweck unternommen worden, diese Nachteile der üblichen Arbeitsweise zu beseitigen. Ein derartiger Vorschlag ist in der USA-Patentschrift Nr. 2, 756, 169 (Corson, Goetz und Lewis) beschrieben und in der USA-Patentschrift Nr. 2, 994, 328 (Lewis) weiter ausgeführt. Danach sind in den Rohren, die von dem Walzwerk zu den Haspeln führen, abwechselnd Kühl- und Wärmediffusionszonen vorgesehen. Dieses Verfahren wurde besonders zur Anwendung auf hochgekohltem Stabstahl entwickelt, mit dem Zweck der Erzielung eines Feingefüges und mechanischer Eigenschaften, wie sie auch bei einem späteren Patentieren erhalten werden. Dieses Verfahren hat jedoch seinen Zweck nicht vollkommen erreicht, weil in der Praxis Schwierigkeiten, vor allem hinsichtlich der Austrittsgeschwindigkeit des Stabstahles auftraten.
Das Verfahren wurde im Anschluss an ein altes Stabwalzwerk durchgeführt, das eine Austrittsgeschwindigkeit von höchstens 1200 m/min hatte. Selbst bei dieser relativ niedrigen Geschwindigkeit musste die Haspel 34 m von dem Fertiggerüst des Walzwerkes entfernt aufgestellt werden. Bei den derzeitigen Austrittsgeschwindigkeiten von 1800 bis 2100 m/min ist der erforderliche Abstand so gross, dass dieses Verfahren praktisch nicht angewendet werden kann, weil es nicht möglich ist, Stabstahl ständig durch derart lange Rohre zu schieben, ohne dass der Stabstahl geknickt wird.
Ein weiterer Vorschlag in dieser Hinsicht ist in der USA-Patentschrift Nr. 2, 516, 248 (O'Brien) beschrieben.
Danach wurde oben auf dem Stabstahlbund nach seinem Ausbringen aus der Haspel eine Haube angeordnet und aus dem Inneren des Bundes durch die diesen bildenden Ringe Luft geblasen. Ein weiterer Versuch ist in der USA-Patentschrift Nr. 2, 673, 820 (Morgan) beschrieben. Danach wird während der Bildung des Bundes auf der Haspel durch die den Bund bildenden Ringe Luft geblasen. Dieses Verfahren und das von O'Brien beschriebene führen zu einer wesentlichen Verbesserung der üblichen Praxis, insbesondere durch die Herabsetzung der Zunderverluste. In den genannten Verfahren werden die Stabstahlringe jedoch mit ganz verschiedenen Geschwindigkeiten abgekühlt, die von der Lage des betreffenden Stabstahlringes in dem Bund abhängig sind.
In dem Verfahren O'Brien werden die inneren und äusseren Ringe sehr rasch gekühlt, sogar zu rasch für die Entwicklung von Eigenschaften, die für einen Drahtzug erforderlich sind. Dagegen werden im Inneren des Bundes befindliche Ringe zu langsam gekühlt. In dem Verfahren Morgan werden jene Ringe, welche den ersten und den letzten Teil des Bundes bilden, nur relativ wenig gekühlt, so dass eine Variation der Eigenschaften über die Länge des Stabstahles erhalten wird. Ferner führen die Verfahren O'Brien und Morgan, die zunächst auf Stabstahlbunde mit einem Gewicht von weniger als 450 kg angewendet wurden, bei ihrer Anwendung auf Stabstahlbunde von 540 bis 640 kg zu einer unzulässigen Variation der Eigenschaften.
Die Erfindung bezweckt nun, die angegebenen Nachteile von bekannten Verfahren zur Herstellung von Stahl-Walzdraht mit mittlerem bis hohem C-Gehalt zu vermeiden. Das erfindungsgemässe Verfahren zur
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Herstellung von Stahl-Walzdraht, der ein über seine gesamte Länge einheitliches Korngefüge hat und nach dem
Walzen und Abkühlen ohne Wärmebehandlung zum Kaltverformen oder Ziehen geeignet ist, aus einer Stahllänge, die durch kontinuierliche Querschnittsverringerung aus einem Knüppel hergestellt wurde, wobei Walzdraht von einem Walzwerk mit hoher Geschwindigkeit abgezogen und eine Folge von Kühlstufen angewendet wird, ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Kühlstufe, die dem letzten Walzgerüst unmittelbar folgt, das Wachstum der auf Grund des Walzvorganges sehr kleinen Austenitkörner verzögert wird,
indem zum Abkühlen des Walzdrahtes bis zum Umwandlungsbeginn dem im Zustand vor der Umwandlunng befindlichen Walzdraht durch Konvektionskühlung in an sich bekannten Kühlrohren und durch Abstrahlung von
Wärme von dem Walzdraht in die Umgebungsatmosphäre Wärme entzogen wird, und der Walzdraht in einer zweiten Kühlstufe bis zur vollständigen Umwandlung abgekühlt wird, wozu zum Zwecke einer über die gesamte
Länge des Walzdrahtes möglichst einheitlichen, in bestimmter Weise geregelten Abkühlung der Walzdraht in an sich bekannr Weise zu ebenen, in Abständen voneinander angeordneten, vorzugsweise nichtkonzentrischen, nach der zweiten Kühlstufe zu einem Bund vereinigbaren Ringen verformt wird, die auf einem sich bewegenden
Förderer angeordnet sind,
auf dem der Walzdraht dem Einfluss eines durch die Ringe hindurchströmenden
Luftstromes mit vorbestimmter Strömungsmenge pro Zeiteinheit, Temperatur und Geschwindigkeit ausgesetzt wird, so dass die Umwandlung mit einer gewünschten Geschwindigkeit erfolgt und bei welcher der Walzdraht so schnell abgekühlt wird, dass die Bildung von grösseren Mengen von grobem Blättchenperlit verhindert wird, und so langsam, dass die Bildung von grösseren Mengen Martensit verhindert wird, und dass der aus dem Walzwerk austretende Walzdraht zunächst von der Walztemperatur von etwa 9800C ohne Umwandlung auf eine Temperatur von 650 bis 815 C abgekühlt wird, ehe der Walzdraht in Form von offenen, verteilten, gegeneinander versetzten, im wesentlichen ebenen Ringen auf zum Tragen des Walzdrahtes bestimmte Auflager gelegt wird,
die den Walzdraht nur an in Abständen voneinander liegenden Stellen berühren. Unter dem Ausdruck "offene Ringe" sollen nicht zu einem Bund vereinigte Ringe verstanden werden. Auf diese Weise gelingt es, warmgewalzte Stahldrähte unabhängig von der Zusammensetzung des Stahles so zu behandeln, dass das für den späteren Verwendungszweck erforderliche feine Gefüge des Stahldrahtes erhalten wird und der Stahldraht die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, u. zw. über seinen gesamten Querschnitt und über seine gesamte Länge, besitzt.
In erfindungsgemässer Weise behandelter Warmwalzdraht besitzt einheitliche Eigenschaften über seinen gesamten Querschnitt und über seine gesamte Länge bei allen üblichen Austrittsgeschwindigkeiten des Warmwalzdrahtes aus der Warmwalzstrecke, welche 1800 m/min oder mehr betragen können, und unabhängig vom Gewicht und von der Grösse der hergestellten Drahtbunde.
Der im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens erzielbare Effekt ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass der Stahldraht aus der Walzhitze rasch bis zur beginnenden Umwandlung abgekühlt wird, wobei ein Wachstum des Austenitkorns praktisch ausgeschlossen ist und nebenbei auch übermässige Zunderbildung vermieden wird, und anschliessend während der eigentlichen Umwandlung die Abkühlungsgeschwindigkeit so geregelt wird, dass bei praktisch vollständiger Umwandlung des Austenits ein Härtungsgefüge nicht auftritt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist zweckmässig gekennzeichnet durch ein Rohr, welches der vom letzten Walzgerüst der Warmwalzstrecke gelieferte Warmwalzdraht mit hoher Geschwindigkeit durchläuft und in welchem der Warmwalzdraht, vorzugsweise mit Wasser, rasch gekühlt wird, einen Legekopf, welcher den aus dem Rohr austretenden Draht aufnimmt und in Form einander überschneidender Ringe auf einem Förderer ablegt, der die Ringe, an einzelnen Stellen abgestützt, vom Legekopf wegführt, eine Kühleinrichtung zur Förderung eines Luftstromes zu dem in Form von Ringen auf dem Förderer aufgelegten Walzdraht und durch die Ringe zwischen den abgestützten Stellen hindurch, wobei diese Kühleinrichtung regelbar ist, um den Stahldraht mit der gewünschten Geschwindigkeit durch den Umwandlungsbereich hindurch abzukühlen,
und eine dem Förderer nachgeschaltete Einrichtung zur Ablage des Walzdrahtes in Form eines Bundes.
Nachstehend werden die Zwecke der Erfindung hinsichtlich des Verfahrens und der Vorrichtung angegeben und Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren ausführlich an Hand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt Fig. l ein Umwandlungsdiagramm für Stahl mit 0, 50% Kohlenstoff, Fig. 2 in einer Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 3 eine Draufsicht nach der Linie 3-3 der
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keine Haube über dem Förderer erforderlich ist, und Fig. 8 einen weiteren abgeänderten Luftkanal.
Das Feingefüge und die metallurgischen und mechanischen Eigenschaften, die in dem Stabmaterial erwünscht sind, hängen von der Zusammensetzung des Stabstahles, seiner späteren Behandlung und dem beabsichtigten Verwendungszweck ab. Das gewünschte Feingefüge und die gewünschten Eigenschaften des Stabstahles sind in erster Linie von dem Kohlenstoffgehalt des Stahles abhängig. Bei Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als etwa 0, 20% ist ein vorwiegend feinkörnig-ferritisches Feingefüge erwünscht. Dies ist ein üblicher metallurgischer Ausdruck für Stahlkristalle, die wenig oder keinen Kohlenstoff enthalten.
In Stählen mit etwa 0, 25 bis 0, 70% Kohlenstoff ist für den Drahtzug gewöhnlich ein freinkörnig-perlitisches
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Feingefüge mit eingestreutem, feinkörnigem Ferrit erwünscht, wobei das Mengenverhältnis zwischen den beiden
Bestandteilen von dem in diesem Bereich liegenden Kohlenstoffgehalt abhängt.
Perlit ist eine metallurgische Bezeichnung für Stahlkristalle mit einem beträchtlichen Kohlenstoffgehalt, der jedoch kleiner ist als 0, 89%. Der Perlit ist aus abwechselnden Schichten aus Ferrit (Fe) und Zementit (Eisencarbid, Fe3C) zusammengesetzt, der sich bildet, wenn die Abkühlung so langsam erfolgt, dass die härteren und spräden Formen Bainit und Martensit nicht gebildet werden. Für manche Zwecke kann es jedoch erwünscht sein, dass Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt in diesem Bereich ein Feingefüge haben, das aus grobkörnigem
Perlit mit eingestreutem, grobkörnigem Ferrit besteht. Das Feingefüge von Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0, 70% kann aus ähnlichen Komponenten bestehen. Das gewünschte Feingefüge kann durch
Legierungselemente wie Nickel, Chrom und Silicium beeinflusst werden, wenn diese in genügenden Mengen vorhanden sind.
Der Charakter des erzeugten Feingefüges ist teilweise von der Zusammensetzung des
Stabmaterials und teilweise von der Art seiner Abkühlung abhängig. Die Wirkung des Kühlverfahrens geht am besten aus dem in Fig. l gezeigten Temperatur-Zeit-Umwandlungs-Diagramm an Hand der nachstehenden
Beschreibung hervor.
Die Fig. l bezieht sich auf einen Stahl, der 0, 50% Kohlenstoff und keine Legierungszusätze enthält. Es versteht sich, dass ähnliche Diagramme für andere Sorten von Kohlenstoff- oder Legierungsstählen andere
Kennlinien haben würden. Dieses Diagramm ist als ein isothermes Umwandlungsdiagramm bekannt, in dem die Temperatur auf der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse aufgetragen ist. Mit Umwandlung ist hier die allotrope Umwandlung bezeichnet, die bei der Abkühlung von Stahl erfolgt. Bei der Walztemperatur liegt das den Hauptbestandteil des Stahles bildende Eisen in Form von Gamma-Eisen vor, das bis zu 2% Kohlenstoff in fester Lösung enthalten kann. Diese feste Lösung wird als Austenit bezeichnet. Bei Abkühlung durch eine kritische Temperatur wird der Austenit in Ferrit umgewandelt, der viel weniger Kohlenstoff in fester Lösung enthalten kann.
Der bei der Umwandlung aus der festen Lösung ausgetretene Kohlenstoff und der in der festen Lösung verbliebene Kohlenstoff können verschiedene Formen annehmen, u. zw. in Abhängigkeit von der Temperatur, bei welcher die Umwandlung beginnt, und von der Abkühlungsgeschwindigkeit während der Umwandlung. Die linke sichelförmige Kurve in Fig. l gibt für jede Temperatur die Zeit an, die bis zum Beginn der Umwandlung erforderlich ist. Die zweite oder innere sichelförmige Kurve gibt für jede Temperatur die Zeit an, nach welcher die Umwandlung vollständig durchgeführt wäre, wenn die Temperatur während der Umwandlung konstant bliebe.
Da die Umwandlung eine exotherme Reaktion ist, im Querschnitt des Stabstahles während des grössten Teiles der Umwandlungszeit ein Temperaturgradient vorhanden ist und die Umwandlung in den meisten Fällen nicht bei konstanter Temperatur erfolgt, ist das vorliegende Diagramm nicht zahlenmässig genau erläutert, jedoch die Erfordernisse. Zur Erzeugung des zum Drahtzug erforderlichen Feingefüges ist es wesentlich, dass die Umwandlung an oder in der Nähe des Knies der inneren Kurve vollständig durchgeführt ist. Dies kann auf verschiedene Weise erzielt werden. Eine Möglichkeit ist die isotherme Umwandlung, die dem üblichen Bleipatentieren des Stabstahles entspricht.
Dabei erfolgt eine rasche Abkühlung des Stabstahles, indem dieser in ein Flüssigkeitsbad getaucht wird, das auf einer konstanten, vorherbestimmten Temperatur (in diesem Falle 5400C) gehalten wird, worauf der Stabstahl bis zur vollständigen Umwandlung in diesem auf einer konstanten Temperatur befindlichen Flüssigkeitsbad gehalten wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, den Stabstahl rasch auf eine Temperatur von 650 bis 8150C abzukühlen und dann eine solche Abkühlungsgeschwindigkeit zu erzwingen, dass die Umwandlung soweit über dem Knie der inneren Kurve beginnt, dass die Umwandlung beendet ist, ehe die Temperatur bis zum Knie der inneren Kurve gefallen ist. Diese beiden Alternativen sind in Fig. l schematisch gezeigt.
Nachstehend wird nun die neuartige Vorrichtung beschrieben, die zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens dient. In Fig. 2 und 3 ist das letzte Walzgerüst eines Walzwerkes mit--2--bezeichnet.
Das Stabmaterial --4-- gelangt durch ein Rohr--6--, in dem es auf bekannte Weise mit Wasser auf eine Temperatur im Bereich von 650 bis 8150C gekühlt wird. Dann wird das Stabmaterial von einer Kettenführung - 8-- abwärts gebogen und einem Legekopf --10-- zugeführt. Der Legekopf kann die für das Wickeln von
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ermöglichen.
Da der Förderer das Stabmaterial in der Richtung des Pfeiles (bei--38--) bewegt, hat das auf dem Förderer abgelagerte Stabmaterial die Form von aufeinanderfolgenden, im wesentlichen kreisförmigen, nichtkonzentrischen Ringen--20--, die in Fig. 3 deutlich sichtbar sind. Diese nichtkonzentrischen Ringe werden kontinuierlich auf dem Förderer abgelegt, bis das ganze Metall des dem Walzwerk zugeführten Knüppels verbraucht ist. Infolgedessen hat der aufgenommene Bund--22--im wesentlichen dasselbe Gewicht wie der Knüppel. Es ist hier ein vereinfachtes Verfahren zur Bildung eines Bundes--22--aus dem Stabmaterial gezeigt.
Natürlich können im Rahmen der hier geoffenbarten und unter Schutz gestellten Erfindung auch andere Mittel zur Vereinigung der den Förderer verlassenden, nichtkonzentrischen Ringe verwendet werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Förderers --12-- ist in Fig. 4, 5 und 6 ausführlich gezeigt. Dieser Förderer besteht aus mehreren, sich parallel in der Längsrichtung erstreckenden Führungen oder Schienen - -24--, deren obere Ränder in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Schienen werden von einem in der Längsrichtung angeordneten oberen Boden --25-- getragen. Zwischen diesen Schienen sind Förderketten - -26-- angeordnet, an denen aufwärtsgerichtete Finger --28-- angebracht sind, die so lang sind, dass sie an den nichtkonzentrischen Ringen des Stabmaterials angreifen und sie stetig und ohne Verformung längs der Schienen --24-- bewegen können. Die Ketten laufen um getriebene Kettenräder--30-- (Fig. 2) herum.
Durch die Steuerung der Drehzahl der Kettenräder-30--kann die Geschwindigkeit der Bewegung der Ringe längs des Förderers verändert werden.
In der bevorzugten Ausbildung hat der Förderer Längsseitenwände --32--, die sich über die ganze Länge des Förderers erstrecken. Der obere Rand jeder Wand--32--befindet sich etwa auf demselben Niveau wie die Stabmaterialringe. über dem grössten Teil des Förderers ist ein sich in der Längsrichtung erstreckendes Dach - angeordnet, das von mehreren in Abständen voneinander angeordneten Stützen --36-- getragen wird, die sich von den Wänden--32--aufwärts erstrecken.
Das Dach --34-- endet auf jeder Seite in einer kurzen, abwärtsgebogenen Wand--38--, die jedoch so weit über den Wänden --32-- angeordnet ist, dass ein genügender Zwischenraum --39-- für den Austritt der Kühlluft oder eines andern Mediums vorhanden ist, das in der nachstehend beschriebenen Weise veranlasst wird, durch die sich bewegenden Stabmaterialringe hindurchzutreten.
Die bevorzugte Vorrichtung zum Beaufschlagen der sich bewegenden, nichtkonzentrischen Stabmaterialringe mit Kühlluft wird nachstehend beschrieben. Die Seitenwände --32-- erstrecken sich bei --40-- beträchtlich über die Oberseite des Förderers hinaus abwärts und sind durch einen perforierten unteren Boden --42-- miteinander verbunden. Der Raum zwischen dem oberen Boden --25-- und dem unteren
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Gemäss Fig. 2 sind drei Gebläse-56-vorgesehen, die von je einem geeigneten Motor --58-- angetrieben werden. Natürlich kann die Anzahl und Grösse der Stauräume und die Grösse und die Luftleistung der Gebläse nach Belieben so gewählt werden, dass die kontinuierlich auf dem Förderer bewegten Stabmaterialringe --4-mit dem gewüschten Luftvolumen beaufschlagt werden.
Ferner versteht es sich, dass auch andere Kühlmedien als Luft verwendet werden können und dass das Kühlmedium von einem oder mehreren der Stauräume mit gewählten Temperaturen abgegeben werden kann, die oberhalb oder unterhalb der Raumtemperatur liegen und so gewählt sind, dass die Zwecke der Erfindung erzielt werden.
Damit zur Erzielung der erfindungsgemäss erforderlichen einheitlichen Kühlwirkung die Luft über die
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Querschnitt haben. Eine derartige Öffnung ist in Fig. 6 bei--60-gezeigt. Die diese Öffnung begrenzenden Ränder-62 und 64-des Bodens-25-sind aufgebördelt, damit die aus dem Stauraum austretende Luft eine solche Führung erhält, dass sie durch die Stabmaterialringe hindurchtritt. An diesen Rändern greift ein Ventilorgan--66--an, das so gross ist, dass es die Öffnung --60-- abdeckt. Das Ventilorgan --66-- wird von einer Welle--68--getragen, die sich gemäss Fig. 5 seitlich über die Wand --40-- hinaus erstreckt.
Am Ende der Welle --68-- ist ein Arm --70-- befestigt, der ein Gegengewicht-72-trägt. Aus der Fig. 6 geht hervor, dass nach einer Verschwenkung des Armes --70-- nach links das Gegengewicht --72-- das Ventil --66-- in der Schliessstellung hält, so dass keine Luft durch die Öffnung --60-- treten kann. Durch
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kleine Querabmessung haben, so dass sie die Kühlwirkung der aufwärtsströmenden Luft kaum merklich verringern.
Aus der Fig. 5 geht hervor, dass bei dem in Fig. 3 gezeigten Legen des Stabmaterials in Form von nichtkonzentrischen Ringen auf den sich bewegenden Förderer die Konzentration des Metalles in der Mitte des Förderers am kleinsten ist und zu den Seiten des Förderers hin zunimmt. Das heisst, dass in jedem gewählten, durch die Ringe gehenden Querschnitt die Anzahl der Kreuzungen zu den Seiten der Ringe hin zunimmt. Ferner erstreckt sich der in der Mitte des Förderers befindliche Teil jedes abgelegten Ringes allgemein in der Querrichtung, während sich die an den Seiten des Förderers befindlichen Teile der Ringe im wesentlichen in der Längsrichtung des Förderers erstrecken.
Infolgedessen führt die Kühlluft, die durch einen Querschlitz oder eine quer angeordnete Öffnung von einheitlicher Breite in allen Teilen der Fläche der Öffnung im wesentlichen einheitlichen Mengen pro Zeiteinheit aufwärts geblasen wird, in den mittleren Bereichen der Öffnungen zu einer stärkeren Kühlwirkung als an den Enden, weil in der Mitte pro Einheit der Querschnittsfläche der Öffnung eine
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kleinere Metallmasse vorhanden ist als an den Enden. Da die Kühlluft auf der ganzen Fläche der Queröffnung mit einheitlicher Menge pro Zeiteinheit aufwärtsströmt, würde das Stabmaterial unter normalen Umständen in der Mitte schneller abgekühlt werden als an den Seiten.
Da es jedoch erfindungsgemäss wesentlich ist, dass alle Teile jedes Ringes im wesentlichen einheitlich abgekühlt werden, ist eine Einrichtung geschaffen worden, die bewirkt, dass die seitlichen Teile des Ringes effektiv mit mehr Kühlluft beschickt werden als die Mitte. Zu diesem Zweck wird die Luft, die durch den mittleren Bereich der Queröffnungen aufwärtsgeströmt ist und sich nicht in demselben Masse erwärmt hat wie die an den Seiten der Ringe aufwärtsgeströmte Luft, seitlich abgelenkt, so dass sie zu dem seitlichen Zwischenraum --39-- zwischen den Wänden--38 und 32-- (Fig. 6) hin und aus ihnen herausströmt und alle auf beiden Seiten von der Mitte liegenden Teile der Stabmaterialringe bestreicht, insbesondere die an den Seiten vorhandenen, starken Metallkonzentrationen.
Man kann das auch so ausdrücken, dass die über dem Förderer und den Queröffnungen angeordnete Haube eine turbulente Ablenkung der Luft bewirkt, die durch den mittleren Bereich der Öffnungen aufwärts geströmt ist, wo sich eine kleinere Masse von zu kühlendem Metall befindet. Diese abgelenkte Luft aus dem mittleren Bereich, die eine etwas niedrigere Temperatur hat als die Luft, die an den seitlichen Teilen der Ringe aufwärts geströmt ist und die dort vorhandene starke Metallkonzentration bestrichen hat, vermischt sich mit der heisseren Seitenluft und bestreicht erneut die seitlichen Teile der Ringe, so dass allen Teilen aller Ringe im wesentlichen dieselbe Wärmemenge pro Zeiteinheit entzogen wird. Auf diese Weise erzielt man eine einheitliche Abkühlung.
In Fig. 3 sind zwanzig Querdurchlässe-60-für die Luft dargestellt. Jeder dieser Durchlässe wird durch
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dieser ventilgesteuerten Durchlässe kann die die sich bewegenden Stabmaterialringe bestreichende Luftmenge so gesteuert werden, dass das jeweils behandelte Stabmaterial mit einer solchen Geschwindigkeit abgekühlt wird, dass die zur Erzielung eines Stabmaterials mit den richtigen metallurgischen Eigenschaften erforderlichen
Bedingungen, die sich aus der Umwandlungskurve des betreffenden Stabmaterials ergeben, erfüllt werden.
Die aufeinanderfolgenden Schleier des Kühlmediums brauchen nicht vertikal gerichtet zu sein. Ohne
Beeinträchtigung der Kühlwirkung können die Wandungen der Durchlässe -60-- von vorn nach hinten geneigt sein, so dass sie die Luft oder ein anderes Kühlmedium veranlassen, unter einem Winkel zur Vertikalen aufwärts zu strömen.
Ferner versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist, dass das Kühlmedium aufwärts durch die Ringe tritt. Man kann die gleiche Kühlwirkung auch mit abwärtsgerichteten Zuführungskanälen erzielen, aus denen das Kühlmedium abwärts durch die Ringe tritt.
Gemäss Fig. 2 beginnt das Dach-34-über dem Förderer bei-74--und endet bei--76-.
Infolgedessen ist über dem Förderer zwischen dem Legekopf-10-und dem Beginn des Daches bei-74- ein nicht abgedeckter Raum vorhanden. In diesem offenen Bereich des Förderers erfolgt eine beträchtliche Kühlung des Stabmaterials durch Abstrahlung. Dieser offene Bereich bildet somit eine Zone, in der das Stabmaterial während eines kurzen Zeitraumes mit einer relativ niedrigen Abkühlungsgeschwindigkeit abgekühlt werden kann, ohne dass die Einwirkung eines Kühlmediums erforderlich ist. Dieser Zeitraum einer relativ langsamen Abkühlung vor der allotropen Umwandlung gestattet ein vorherbestimmtes Kristallwachstum das für manche Materialien und Verwendungszwecke erwünscht ist.
Es versteht sich, dass die Länge der Haube-34-und des ihr vorhergehenden offenen Bereiches in jedem Einzelfall so gewählt werden können, wie dies angesichts der metallurgischen Eigenschaften des zu behandelnden Stabmaterials erforderlich ist. Ferner kann die Anzahl und können die Abmessungen der Öffnungen-60-vergrössert oder verkleinert werden und es kann das Volumen des durch die offenen öffnungen tretenden Kühlmediums entsprechend den durch die Umwandlungskurve gegebenen Erfordernissen geändert werden. Grundlegend wichtig ist es, dass alle Teile jedes der nichtkonzentrischen Ringe in einem richtigen Zeitraum einheitlich abgekühlt werden, so dass die schliesslich zu dem Bund --22-- vereinigten Ringe die erforderlichen einheitlichen metallurgischen Eigenschaften haben.
Das hervorragende Ergebnis der Erfindung ist die mit den bekannten Vorrichtungen bisher nicht erreichte hohe Geschwindigkeit, Steuerung und Einheitlichkeit der Abkühlung.
Sobald die Ringe das Ende der Haube --34-- erreicht haben, ist die Temperatur des Stabmaterials mit einer so hohen Geschwindigkeit abgefallen, dass sie oberhalb des Knies der inneren Kurve des Umwandlungsdiagramms durch diese Kurve geht. Infolgedessen ist das Stabmaterial in einen Zustand gelangt, in dem eine anschliessende Abkühlung mit angemessen hohen Geschwindigkeiten keine weitere Wirkung auf die metallurgischen Eigenschaften hat und in dem keine wesentliche Zunderbildung mehr eintritt. Das erfindungsgemässe Kühlverfahren führt zu einer vernachlässigbar kleinen Zunderbildung auf dem Stabmaterial nach dem Verlassen des Legekopfes-10-, weil die Abkühlung so rasch erfolgt.
Andere Mittel zurErzielung einer einheitlichen Abkühlung des Stabmaterials, während es sich auf dem Förderer von dem Legekopf zu der Aufnahmestelle bewegt, sind in den Fig. 7 und 8 gezeigt. In diesen beiden Anordnungen ist die Haube zur Erzielung der Kühlwirkung nicht erforderlich.
In der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist die in Fig. 3 gezeigte rechteckige Queröffnung durch eine Queröffnung ersetzt, die in der Mitte schmal ist und sich allmählich zu den Seiten hin erweitert, wo sie ihre
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