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Das Stammpatent Nr. 398 714 betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Erzeugen von zu Ringen gewickeltem Draht, bei welchem ein stranggegossener Matenalstrang zu einem Draht mit vorbestimmtem
Querschnitt gewalzt, der Draht einer mehrstufigen anschliessenden Durchlaufabkühlung unterworfen und danach eine vorbestimmte Fertigungslänge des Drahtes zu einem Ring gewickelt wird ;
dieses Verfahren hat die Merkmale, dass der aus dem Walzgerüst austretende Draht zunächst zur Ausbildung einer martensitischen bzw. bainitischen Oberflächenschicht und einer Kernzone des Drahtmaterials mit einer höheren Temperatur als die Temperatur der Oberflächenschicht rasch und kurz abgekühlt wird, dass der Draht in einer nachfolgenden Ausgleichszone so lange verweilen gelassen wird, bis die abgeschreckte Oberflächen- schicht durch die Zufuhr von Wärme angelassen ist. und die Drahtfertigungslänge anschliessend zug- und drallfrei zum Ring zusammengefasst und die unmittelbar anschliessende Drahtfertigungslänge abgelenkt und ebenfalls zug- und drallfrei zum Ring zusammengefasst wird.
Bei den in Drahtwalzanlagen üblichen Walzgeschwindigkeiten von beispielsweise 30 m/s bedingt eine Verweilzeit von 5 - 20 s in der Ausgleichzone gemass dem Stammpatent Drahtlängen bis zu 600 m. Das Führen einer solch grossen Drahtlänge erfordert Treiber, Führungseinrichtungen, Abstützungen und Umlenkeinrichtungen entlang der Ausgleichzone. Da der Draht in der Ausgleichzone Temperaturen aufweist, die eine Verformung des Drahtes, insbesondere der Oberfläche des Drahtes, durch diese Einrichtungen nicht ausschliesst, kann die in der Fertigstrasse erzeugte endgültige Geometne des Drahtes in der Ausgleichzone unzulässig stark verändert werden. Bei Drähten, die am Ende der Fertigstrasse eine Rippung der Oberfläche erhalten, können diese Rippen stark beschädigt, teilweise sogar wieder vollständig eingeebnet werden.
Aufgabe der Zusatzerfindung ist es, das Verfahren und die Vorrichtung nachdem Stammpatent derart weiterzubilden, dass in der Ausgleichszone eine unerwünschte Verformung des Drahtes, insbesondere der Drahtoberfläche, vermieden wird. Dies wird bei dem Verfahren nach dem Stammpatent dadurch erreicht, dass dem aus dem Walzgerüst austretenden Draht wie an sich bekannt vor dem raschen und kurzen Abkühlen oder am Ende der Ausgleichszone oder gegebenenfalls hinter einer der Ausgleichszone nachgeschalteten Abkühlstrecke die endgültige Drahtgeometrie, insbesondere Rippung, erteilt wird.
Die Zusatzerfindung bezieht sich ferner auf eine Anlage nach dem Stammpatent mit einer Stranggiessvorrichtung, insbesondere einem Giessrad, einer der Giessvorrichtung nachgeschalteten, mit Antnebseinrichtungen versehenen Drahtwalzstrecke, an die eine Drahtabkühlstrecke anschliesst, wobei der Drahtwalzstrekke eine Schere zum Abtrennen einer vorbestimmten Fertigungslänge vor- und/oder nachgeschaltet ist, wobei ferner an die Drahtabkühlstrecke in Drahtlaufrichtung eine Ausgleichszone anschliesst, der zumindest zwei parallel geschaltete, mit je einer Antriebseinrichtung versehene Ringformeinrichtungen zum drall- und verwindungsfreien Aufwickeln des Drahtes nachgeschaltet sind, und in Drahtlaufrichtung vor den Ringformeinrichtungen eine Einrichtung zum Ablenken der Drahtfertigungslänge vorgesehen ist,
und wobei eine die Antriebseinrichtungen der Walzstrecke und die Antriebseinrichtungen der Ringformeinrichtungen steuernde Steuerelnnchtung vorgesehen ist, die ein zugfreies Aufwickeln des Drahtes In den Ringformeinrichtungen ermöglicht, diese Anlage hat gemäss dem Zusatzerfindung die Merkmale, dass wie an sich bekannt vor der Abkühlstrecke oder am Ende der Ausgleichszone oder hinter einer der Ausgleichszone gegebenenfalls nachgeschalteten Abkühleinrichtung ein zusätzliches Walzgerüst vorgesehen ist, mit welchem dem Draht die endgültige Drahtgeometrie, insbesondere Rippung, erteilbar ist.
Es sei erwähnt, dass es bei Walzwerken anderer Gattung als sie der Erfindung zugrunde liegt (DE-OS 24 37 684 bzw. EP-A1-0 407 764) an sich bekannt ist, dem Draht vor dem Abkühlen die endgültige Drahtgeometrie zu erteilen bzw. das letzte Walzgerüst am Ende einer Ausgleichszone anzuordnen.
Die Erfindung nach dem Zusatzpatent wird an einem schematischen Ausführungsbeispiel der Anlage unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In einer Stranggiessanlage 1. die zum Giessen möglichst langer Knüppel beispielsweise im Giessradverfahren arbeitet, wird ein Giessstrang G mit kleinem Querschnitt gegossen. Zum Ablängen des Giessstranges G In Knüppel K entsprechend der gewünschten Fertigungslänge des herzustellenden Drahtringes ist eine fliegende Schere 2 vorgesehen.
Mit Hilfe einer In Drahtlaufrichtung Pi im Anschluss an die Schere 2 vorgesehenen Wärmebehandlungseinrichtung 3 kann der Knüppel K gegebenenfalls zusätzlich erwärmt oder abgekühlt werden.
In einer nachgeschalteten, kontinuierlich arbeitenden Walzstrecke wird die notwendige Anzahl von Walzstichen entsprechend der gewünschten Abmessung des Fertigproduktes ausgeführt und der Knüppel K vorzugsweise In der ersten Walzhitze zu einem Draht D ausgewalzt. Die Walzstrecke weist nicht dargestellte Antriebseinrichtungen auf und besteht beim gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Vorstrasse 4. einer Mittelstrasse 5 und einer Fertigstrasse 6.
Der aus der Fertigstrasse 6 austretende Draht D durchläuft anschliessend eine Abkühlstrecke 7, In welcher der Draht D eine derart rasche und kurze Abkühlung erfährt, dass sich durch diese Abschreckung eine martensitisch bzw. bainitische Oberflächenschicht vorbestimmter Stärke im Drahtmaterial ausbildet,
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während der Kern des Drahtmaterials nach Verlassen der Abkühlstrecke 7 noch eine wesentlich höhere Temperatur als die Oberflächenschicht aufweist.
In einer der Abkühlstrecke 7 nachgeschalteten Ausgleichszone 8 verweilt der Draht je nach Walzgeschwindigkeit 5 bis 20 s, so dass die martensitische bzw. bainitische Oberflächenschicht des Drahtmaterials durch die im Kern des Materials gespeicherte Wärme angelassen wird, wodurch im Randbereich des Drahtmaterials eine angelassene martensitische bzw. bainitische Schicht entsteht, während der Kern ein ferritisch-perlitisches Gefüge aufweist.
Der Abschreckungsvorgang in der Abkühlungsstrecke 7 und die Verweilzeit in der Ausgleichszone 8 sowie gegebenenfalls die Walzhitze werden in Abhängigkeit von der Walzgeschwindigkeit und dem Drahtdurchmesser derart gesteuert und aufeinander abgestimmt, dass das fertige Drahtmaterial nach Verlassen der Ausgleichszone 8 den gewünschten Gefügeaufbau und die gewünschten mechanischtechnologischen Eigenschaften besitzt.
An die Ausgleichszone 8 schliesst gegebenenfalls eine Abkühleinrichtung 9 an, die gewährleistet, daR der Draht auf Temperaturen unter 500. C abgekühlt wird, um zu gewährleisten, dass einerseits der gewünschte Gefügeaufbau und die gewünschten mechanisch-technologischen Eigenschaften des abgekühlten Fertigprodukte erreicht werden und anderseits das Zusammenfassen des Drahtes in Form von Ringen in den nachfolgenden Einrichtungen mit geringem technischen Aufwand möglich wird.
Die Abkühleinrichtung 9 ist immer dann erforderlich, wenn am Ende der Ausgleichszone 8 die Drahttemperatur höher als 500. C ist, um ein Ausglühen des Drahtes, d. h. unkontrolliertes Verändern der mechanisch-technologischen Eigenschaften in den nachfolgenden Einrichtungen der erfindungsgemässen Anlage zu verhindern.
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Der Ablenkeinrichtung 10 ist gegebenenfalls eine nicht dargestellte Schneidelnnchtung vorgeschaltet. in weicher der Draht entsprechend einer gewünschten Fertigungslänge abgelängt wird. In diesem Fall kann die Schere 2 gegebenenfalls weggelassen werden.
Nachdem das Ende der betreffenden, der Ringformeinrichtung 11 zugeführten Fertigungslänge des Drahtes die Ablenkeinrichtung 10 durchlaufen hat, wird mittels der Ablenkeinrichtung 10 auf die andere parallel geschaltete bzw. auf eine von mehreren parallel geschalteten Ringformeinrichtungen 11'umge- schaltet. um die nachfolgende Drahtlänge in der Ringformeinrichtung 11'ebenfalls zug- und verwindungsfrei zu einem Ring zusammenzufassen und eine im wesentlichen kontinuierliche Produktion zu ermöglichen.
Die Ringformeinrichtung 11 besteht beispielsweise aus einer Spuleinrichtung, weiche den Draht D zugund verwindungsfrei auf eine mittels einer Antriebseinrichtung 12 angetriebene Spule 13 aufwickelt, wobei eine Verlegeeinrichtung 14 den Draht in benachbarten Windungen und übereinanderliegenden Lagen verlegt.
Da der Draht sich während des Aufwickelns weiter abkühlt und sich somit infolge der Wärmedehnung des Drahtmatenals die Durchmesser der Windungen verkleinern, Ist die Spule 13 mit einem im Durchmesser veränderbaren Spulenkern ausgestattet.
Die Ringformeinrichtung 11 kann aber auch, wie dies für die parallel geschaltete Einrichtung 11'gezeigt ist, beispielsweise eine mittels einer Antriebseinrichtung 12'angetriebene Garret-Haspel 15 aufweisen, in welcher der Draht ebenfalls zug- und verwindungsfrei zu einem Ring zusammengefasst wird, wobei der Ring jedoch im Gegensatz zur Spuleinrichtung der Ringformeinrichtung 11 lockerer gewickelt wird.
Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, die Ringformelnnchtung 11'ebenfalls als Spulelnnchtung auszubilden.
Mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuereinrichtung werden die Stranggiessanlage 1, die Walzgeschwin-
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aufeinander abgestimmt, daR In Jedem Fall der Draht zugfrei aufgewickelt wird. Die Ausgleichszone 8 wird hiebei zusätzlich als Materialspeicher verwendet.
Die Fertigstrasse 6 weist beim dargestellten Beispiel auslaufseitig ein Walzgerüst 16 auf, welches die endgültige Geometrie des Drahtes erzeugt, insbesondere die Rippen auf die Drahtoberfläche walzt und gegebenenfalls ausser Betneb gesetzt werden kann. Durch die Ausgleichszone 8 wird der Draht mit Hilfe eines innerhalb der Ausgleichszone 8 angeordeneten Treibers 17 gefördert und mit Hilfe nicht dargestellter Führungseinrichtungen, Abstützungen und Umlenkeinnchtungen in der Ausgleichszone sicher geführt. Ein zusätzliches Walzgerüst 18, das zweckmässig zum Walzen der Rippen auf der Drahtoberfläche dient, wird In diesem Fall am Ende der Ausgleichzone 8 angeordnet und übernimmt die Funktion des stillgesetzten Walzgerüstes 16.
Wenn in Abhängigkeit von Drahtdurchmesser und Walzgeschwindigkeit die Drahttemperatur am Ausgang der Abkühleinnchtung 9 für eine Verformung des Drahtes entsprechend ist, kann alternativ ein
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Walzgerüst 18', welches vorzugsweise ebenfalls zum Walzen der Rippen auf der Drahtoberf) äche dient, der Abkühleinrichtung 9 nachgeschaltet und unmittelbar vor der Ablenkeinrichtung 10 angeordnet werden.