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Die Erfindung betrifft vor allem ein Verfahren zum Abkühlen von heissem Draht, bei welchem der heisse Draht in fächerig überlappende Ringe aufgelegt, die dadurch entstehende Drahtschlange in Längsrichtung ge- fördert und dabei quer zur Förderrichtung mit Kühlluft angeblasen wird. Dieses Kühlverfahren ist in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
Nach der deutschen Auslegeschrift 1285435 werden die Ringe überlappend zu einer geraden Schlange gelegt, bei der die Randzonen eine wesentlich dichtere Drahtlage aufweisen als die Mittelzone. Dementsprechend ergibt sich eine sehr ungleichmässige Abkühlung, wie sie in Fig. 10 der Anmeldungszeichnung die untere Kurve veranschaulicht.
Nach der deutschen Auslegeschrift 1214 635 werden die Drahtringe durch Relativbewegung der Lageeinrichtung zur Drahtschlange derart versetzt auf den Förderer aufgelegt, dass die Drahtschlange stark verbreiterte und daher weniger dichte Randzonen erhält. Dies kann jedoch nicht verhindern, dass an den Berührungspunkten zwischen den überlappten Drahtringen ungekühlte sogenannte Härteflecken mit verminderter Drahtfestigkeit entstehen.
Nach der DDR-Patentschrift Nr. 33009 werden die Drahtringe über anfangs ansteigende und zuletzt wieder abfallende Kühlrippen gezogen, die von der Seite her zwischen die Drahtringe eingreifen und Wärme von den Randzonen der Schlange abführen. Dabei kann der nur punkt-oder linienförmige Kontakt zwischen Draht und Rippe leicht wieder zu grösseren örtlichen Unstetigkeiten im Drahtgefüge führen.
Nach der deutschen Offenlegungsschrift 1904 750 wird die Drahtschlange durch Rollen wellenförmig längs bewegt, d. h. vornehmlich an ihren Randzonen in Vorschubrichtung abwechselnd beschleunigt und verzögert, um durch ständige Deformation der Drahtringe ein Gleiten der Berührungspunkte zwischen diesen zu bewirken, damit Härteflecken und ähnliche örtliche Unstetigkeiten im Gefüge vermieden werden. Allerdings bringt diese Massnahme noch keine nennenswerte Auflockerung der Randzonen der Drahtschlange mit sich, und man erhält über die Schlangenbreite wieder nur ein Kühlungsprofil, wie es die untere Kurve in Fig. 10 der Anmeldungzeichnung wiedergibt.
Ziel der Erfindung ist ein Kühlverfahren, bei dem mit einfachen Mitteln sowohl zonenweise wie auch örtliche Unstetigkeiten in der Gefügebildung (Transformierung) vermieden werden können. Das Wesen der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtschlange bei ihrer Förderung von unten sowie von beiden Seiten her angeblasen und einer ihre Randzonen auflockernden Querbewegung unterworfen wird.
Dieses Zusammenwirken von gezielter Anblasung und Auflockerung der Randzonen durch Querbewegung der Drahtschlange ergibt erstmalig einen vollkommenen Zonenausgleich, wie ihn das Kühlungsprofil der mittleren und der oberen Kurve von Fig. 10 erkennen lässt, wobei die Querbewegung in jedem Fall ausreicht, um die Berührungspunkte zwischen den Drahtringen so weit zu verschieben, dass auch örtlich die gewünschte Stetigkeit im Gefüge erhalten wird.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Drahtschlange in auf-oder absteigender Richtung von den Seiten her gegen ihre Randzonen angeblasen wird. Dies ergibt eine besonders intensive Beaufschlagung der durch die Querbewegung gelockerten Randzonen gegenüber der an und für sich lockeren Mittelzone.
Wird dabei die Drahtschlange wellenförmig hin-und herbewegt, und/oder wellenförmig auf-und abbewegt, so werden damit die vorteilhaften Wirkungen der bekannten Verfahrensweise gemäss deutscher Auslegeschrift 1214635 und deutscher Offenlegungsschrift 1904 750 kombiniert.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit einem Längsförderer zur Aufnahme der heissen Drahtringe und zum Verschieben der entstehenden Drahtschlange sowie mit entlang dem Förderer angeordneten Luftauslässen zum Anblasen der Drahtschlange, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslässe unterhalb sowie zu beiden Seiten der Förderbahn des Förderers angeordnet und quer zur Förderbahn gegen die Drahtschlange wirkende Rollen vorgesehen sind.
Vorzugsweise sind bei dieser erfindungsgemässen Vorrichtung die seitlichen Luftauslässe von schräg oben oder schräg unten gegen die Randzonen der Drahtschlange gerichtet.
Für die vorteilhafte Kombination mit den bekannten Verfahrensweisen ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in der Weise ausgeführt, dass in bestimmten Abständen längs der Förderbahn von beiden Seiten abwechselnd in diese hineinragende Vertikalrollen mit vertikaler Drehachse angeordnet sind, und/oder dass in bestimmten Abständen längs der Förderbahn unter den Randzonen der geförderten Drahtschlange über deren Auflageebene auf der Förderbahn hinausragende Horizontalrollen mit horizontalen Drehachsen angeordnet sind.
Für den letzten Fall bewähren sich zwei verschiedene Ausgestaltungen, entweder dass die Horizontalrollen um exzentrische Achsen drehbar sind, oder dass die Horizontalrollen auf Ketten gelagert sind, die parallel und in Gegenrichtung zum Förderer antreibbar sind.
In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 im Grundriss den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemässen Kühlvorrichtung, Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1 und zeigt die Randkühlung sowie vertikale und horizontale Rollen gemäss der Erfindung. Fig. 3 zeigt in einer Teilansicht einen Bewegungsmechanismus für die horizontalen Rollen. Fig. 4 zeigt in Seitenansicht exzentrische Rollen gemäss der Erfindung. Fig. 5 ist ein schematischer Grundriss einer mit exzentrischen und vertikalen Rollen ausgerüsteten Kühlvorrichtung. Fig. 6 ist
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der Grundriss einer Kühlvorrichtung mit einer Rollen aufweisenden Förderkette. Fig. 7 ist ein geschnittener Aufriss eines Teiles von Fig. 6.
Fig. 8 zeigt im teilweise geschnittenen Aufriss eine Vorrichtung, auf der die aufgenommene Drahtschlange durch gestufte Rollen vertikal bewegt wird, und Fig. 9 ist ein Grundriss zu Fig. 8.
Fig. 10 zeigt in Diagrammform die Kühlungsgeschwindigkeiten verschiedener Ringzone der Drahtschlange beim üblichen und beim erfindungsgemässen Kühlverfahren.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der dargestellten Beispiele erläutert. Angenommen wird die
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0, 540/0 Mn-Stahl2 werden heissgelegte Drahtschlangen mit einer bekannten Wasserkühlvorrichtung gekühlt, zu diesem Zweck auf einen Horizontalförderer -2-- mit Ausgangsplatte --1-- aufgelegt, zu exzentrisch überlappten Drahtringen - mit einem Abstand von 38 mm in Förderermitte und einem Ringdurchmesser von 1045 mm gewickelt und mit einer bestimmten Geschwindigkeit in der durch den Pfeil auf dem Horizontalförderer --2-- angedeute- ten Richtung vorgeschoben.
Nun werden verschiedene Durchführungsbeispiele für die Kühlung der Drahtschlange unter den angegebenen Bedingungen beschrieben :
Beispiel 1 : (Fig. 1 und 2) In jedem zur Aufblasung von Luft auf die Oberfläche der Seitenzonen der exzentrisch überlappten Drahtringe auf einer Förderkette war im Oberteil jeder seitlich längs des Förderers vorgesehenen Seitenwand eine Öffnung --22-- mit abnehmbaren Führungsplatten --21-- vorgeschen.
Mit einer Geschwindigkeit von 65 m/sec wurde Luft durch die Öffnungen-22-auf beide Randzonen der Drahtschlange geblasen, und durch Auslässe --20-- unterhalb des Förderers wurde Luft in einer Geschwindigkeit von 35 m/sec ausgeblasen. Dabei betrug der Unterschied zwischen den mittleren Kühlgeschwind igkeiten im Bereich von 900 bis 5500C der Randzonen und der Mittelzone der Drahtschlange l, 5 C.
Demgegenüber ergab sich ein Unterschied von 5, 2 C mit dem herkömmlichen Verfahren, bei dem die Drahtschlange durch einen aufwärts gerichteten Blasstrom mit einer Geschwindigkeit von 35 m/sec aus Aus- lässen-20-unterhalb des Förderers angeblasen wurde. Nachstehende Tabelle zeigt einen Vergleich der Zugfestigkeiten als Ergebnis des bekannten und des erfindungsgemässen Kühlverfahrens.
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<tb>
<tb> Zugfestigkeit <SEP> (kg/mm <SEP> )
<tb> Ringzone <SEP> Mittelwert <SEP> Streuung <SEP> Standardwert
<tb> der <SEP> Abweichung
<tb> bek.
<SEP> Mittelzone <SEP> 98,6 <SEP> 4,8 <SEP> 1, <SEP> 17 <SEP>
<tb> Verfahren <SEP> Randzone <SEP> 93, <SEP> 6 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 45
<tb> Ganzer <SEP> Ring <SEP> 96,9 <SEP> 9,7 <SEP> 2,05
<tb> Erfindung <SEP> Mittelzone <SEP> 98,6 <SEP> 4,2 <SEP> 1, <SEP> 11 <SEP>
<tb> Randzone <SEP> 96,8 <SEP> 4,8 <SEP> 1,20
<tb> Ganzer <SEP> Ring <SEP> 97,9 <SEP> 6,0 <SEP> 1,30
<tb>
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lagert. Ausserdem waren die Vertikalrollen in ihrer Lage einstellbar, um je nach der chemischen Zusammensetzung des Drahtmaterials die günstigste Kühlwirkung zu erzielen.
Während die Drahtringe der vorgeschobenen Drahtschlange auf diese Weise in Schlangenform gedrückt wurden, wurde Kühlluft mit einer Blasgeschwindigkeit von 57 m/sec durch die in Beispiel 1 erwähnten Öffnun- gen-2-und mit einer Geschwindigkeit von 35 m/sec durch die Auslässe --20-- unterhalb des Förderers auf beide Randzonen der Drahtringe geblasen.
In diesem Fall ergab die horizontale Verschiebung der überlappten Randzonen der Drahtringe der Drahtschlange einen Unterschied in der mittleren Kühlungsgeschwindigkeit von 900 bis 5500C zwischen Mittelzone
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und Randzonen der Drahtschlange von 1, 6 C/sec. Nach dem bekannten Verfahren, bei dem die Drahtschlange durch einen aufwärts gerichteten Kühlstrom mit einer Geschwindigkeit von 35 m/sec aus Düsen in der Bodenfläche angeblasen wurde, betrug der Unterschied 5, 2 C/sec. Tabelle II vergleicht die Zugfestigkeiten des Produktes nach dem bekannten und nach dem erfindungsgemässen Verfahren.
Tabelle II
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<tb>
<tb> Zugfestigkeit <SEP> (kg/mm2)
<tb> Ringzone <SEP> Mittelwert <SEP> Streuung <SEP> Standartwert
<tb> der <SEP> Abweichung
<tb> bek. <SEP> Mittelzone <SEP> 98,6 <SEP> 4,8 <SEP> 1, <SEP> 17 <SEP>
<tb> Verfahren <SEP> Randzone <SEP> 93,6 <SEP> 6,0 <SEP> 1, <SEP> 45 <SEP>
<tb> Ganzer <SEP> Ring <SEP> 96,9 <SEP> 9,7 <SEP> 2,05
<tb> Erfindung <SEP> Mittelzone <SEP> 98,5 <SEP> 4,3 <SEP> 1, <SEP> 10 <SEP>
<tb> Randzone <SEP> 97,5 <SEP> 4,4 <SEP> 1,01
<tb> Ganzer <SEP> Ring <SEP> 98,0 <SEP> 5,4 <SEP> 1,20
<tb>
In Fig. 2 bedeutet--7-- eine Förderkette und-8--eine Schiene.
Beispiel 3: (Fig. 1 bis 3) Horizontale Rollen-10 und 101-- sind einander gegenüberliegend und höher als die Ebene des Förderbodens vom Einlass einer Kohlzone im Abstand C von 1015 mm in der Breite und im Abstand D oder D'von 500 mm in Längsrichtung des Förderers zu beiden Seiten desselben angeordnet, und bewirkten beim Vorschub der Drahtschlange eine Vertikalbewegung der Randzonen derselben in verschiedene Höhe.
Die Rollen-10 und 10'-waren drehbar auf Rollenachsen --12- gelagert und mit diesen von beiderseitig angeordneten Hebeln--11, 111--gehalten. jeder Hebel war mit einem Auge auf einem Lager --13 und 14-durchsetzenden Tragbolzen --15-- schwenkbar und setzte sich jenseits des Auges--17-- in einem zweiten Hebelarm-16-fort, an dessen Ende ein Gelenk --17-- angeordnet war. Sämtliche Gelenke --17-- waren über eine Kuppelstange-23-mit einem Zylinder --18-- verbunden und durch diesen vorwärts und rückwärts bewegbar.
Die Hebel--11 und 111--schlossen mit dem Hebelarm --16-- einen fixierten Winkel a ein, so dass die Höhe der horizontalen Rollen durch die Vor- und Rückwärtsbewegung der Kuppelstange --23-- eingestellt werden konnte.
Aus den im Beispiel 1 gezeigten Öffnungen-22-- wurde Kühlluft mit einer Geschwindigkeit von 60 m/sec und durch die Auslässe unterhalb des Förderers mit einer Geschwindigkeit von 35 m/sec auf beide Randzonen der Drahtschlange geblasen. Dabei bewegten sich die Randzonen der Drahtschlange vertikal und bildeten Lücken miteinander.
Im Ergebnis betrug der Unterschied der mittleren Kühlgeschwindigkeiten im Bereich von 900 bis 5500C zwischen Mittelzone und Randzonen der Drahtschlange l, 0 C/sec. Nach dem bekannten Verfahren ergab sich 5, 2 C/sec, wobei die Drahtschlange durch einen aufwärts gerichteten Kühlstrom mit der Geschwindigkeit von 35 m/sec aus Düsen in der Bodenfläche angeblasen wurde.
Nachstehend Tabelle III vergleicht die nach der Erfindung erhaltenen Zugfestigkeiten mit den Ergebnissen des bekannten Verfahrens.
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Tabelle III
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<tb>
<tb> Zugfestigkeit <SEP> (kg/mm2)
<tb> Ringzone <SEP> Mittelwert <SEP> Streuung <SEP> Stand <SEP> artw <SEP> ert <SEP>
<tb> der <SEP> Abweichung
<tb> bek. <SEP> Mittelzone <SEP> 98,6 <SEP> 4,8 <SEP> 1,17
<tb> Verfahren <SEP> Randzone <SEP> 93,6 <SEP> 6,0 <SEP> 1,45
<tb> Ganzer <SEP> Ring <SEP> 96,9 <SEP> 9, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 05 <SEP>
<tb> Erfindung <SEP> Mittelzone <SEP> 98,5 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 10 <SEP>
<tb> Randzone <SEP> 97, <SEP> 8 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP>
<tb> Ganzer <SEP> Ring <SEP> 98, <SEP> 2 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 08 <SEP>
<tb>
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könnten nicht nur Kegelradgetriebe, sondern ebenso gut direkt mit den jeweiligen Rollen oder Kettentrieben gekuppelte Antriebsrollen verwendet werden.
Aus den seitlich angeordneten, schräg abwärts gegen die Randzonen der Drahtschlange gerichteten Öffnungen --2-- wurde Kühlluft mit einer Geschwindigkeit von 60 m/sec und durch Auslässe--20-- unterhalb des Förderers mit einer Geschwindigkeit von 35 m/sec ausgeblasen. Im Ergebnis entsprach die Wirkung der unter Verwendung von Horizontalrollen --10 und 10'-gemäss Beispiel 3 erzielten. Durch zusätzliche Verwendung der oben beschriebenen Vertikalrollen liess sich die Wirkung verbessern.
Beispiel 7 : (Fig. 2 und 3) die Vertikalrollen --4 und 4'-- gemäss Beispiel 2 wurden in Berührung mit der Mittellinie der Horizontalrollen von Beispiel 3 zu beiden Seiten des Förderers angeordnet. Die Randzonen der Drahtschlange wurden durch die Öffnungen-22-mit einer Geschwindigkeit von 50 m/sec und durch die Öffnungen --20-- unterhalb des Förderers mit einer Geschwindigkeit von 35 m/sec angeblasen. Im Ergebnis betrug der Unterschied der mittleren Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 900 bis 5500C zwischen der Mittelzone und den Randzonen der Drahtschlange 0, 5 C/sec.
Die folgende Tabelle IV vergleicht die nach der Erfindung erzielten Zugfestigkeiten mit den Ergebnissen bei bekannten Produkten.
Tabelle IV
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<tb>
<tb> Zugfestigkeit <SEP> (kg/hin <SEP> )
<tb> Ringzone <SEP> Mittelwert <SEP> Streuung <SEP> Standardwert
<tb> der <SEP> Abweichung
<tb> bek. <SEP> Mittelzone <SEP> 98. <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 17
<tb> Produkt <SEP> Randzone <SEP> 93, <SEP> 6 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 45
<tb> Ganzer <SEP> Ring <SEP> 96, <SEP> 9 <SEP> 9, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 05
<tb> Erfindung <SEP> Mittelzone <SEP> 98, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 94
<tb> Randzone <SEP> 98, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 0,80
<tb> Ganzer <SEP> Ring <SEP> 98, <SEP> 2 <SEP> 3. <SEP> 2 <SEP> 0. <SEP> 99
<tb>
Beispiel 8:
(Fig. 2 und 5) Vertikale Rollen --4 und 4'-- waren zickzack abwechselnd zwischen exzentrischen Rollen-24 und 24'-gemäss Fig. 4 höher als die Ebene des Förderbodens in einem Abstand von 1015 mm in Breitenrichtung und einem Abstand von 500 mm in Längsrichtung des Förderers zu beiden Seiten desselben angeordnet, so dass die Drahtschlange gleichzeitig in den Randzonen vertikal auf-und ab bewegt und zur Verschiebung der überlappten Drahtringe geschlängelt wurde. Die Drahtschlange wurde durch die diagonal oben befindlichen Öffnungen--22-mit einer Geschwindigkeit von 50 m/sec und durch die Auslässe unterhalb des Förderers mit einer Geschwindigkeit von 35 m/sec angeblasen.
Im Ergebnis entsprach der Unterschied zwischen den mittleren Kühlgeschwindigkeiten der Mittelzone und der Randzonen dem unter Verwendung von Vertikalrollen-4 und 4'-zusammen mit Horizontalrollen --10 und 10'-erzielten Ergebnis.
Die Kühlgeschwindigkeiten in den verschiedenen Zonen der Drahtringe der Drahtschlange sind in Fig. 10 für die obigen Erfindungsbeispiele und für die bekannte Verfahrensweise graphisch dargestellt. Aus Fig. 10 ist ersichtlich, dass der Unterschied in der mittleren Kühlgeschwindigkeit für die verschiedenen Ringzonen nach dem erfindungsgemässen Kühlverfahren merklich kleiner als nach dem bekannten Verfahren ist. Durch die Erfindung wurden die Kühlgeschwindigkeiten in der Mittelzone und beiden Randzonen der Drahtschlange derart gleichmässig, dass sich für die Qualität und mechanischen Eigenschaften der hergestellten Drahtschlangen eine bemerkenswerte Verbesserung ergibt.