CH702902A2

CH702902A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen von langgestreckten Erzeugnissen aus Metall.

Info

Publication number: CH702902A2
Application number: CH00390/10A
Authority: CH
Inventors: Christian Maegerle
Original assignee: Buehrer Traktorenfabrik Ag
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-09-30
Also published as: WO2011113165A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Erwärmung von langgestreckten Erzeugnissen (1) aus Metall, insbesondere Drähten und Bändern, wird die thermische Energie zur Erwärmung in einem Durchlaufverfahren auf das Erzeugnis (1) übertragen. Die thermische Energie wird mittels zweier unterschiedlicher Wärmeerzeugungsverfahren erzeugt. In einem ersten Verfahren wird die thermische Energie berührungslos über den Mantel des langgestreckten Erzeugnisses (1) übertragen und im zweiten Verfahren durch elektrischen Strom im Erzeugnis (1) selbst erzeugt. Die Vorrichtung weist eine Durchlauf-Erwärmungsstrecke (4) mit Transportmitteln für das langgestreckte Erzeugnis (1) und zwei Teilabschnitte (5, 6) auf. Die Erwärmungsstrecke (4) umfasst im ersten Teilabschnitt (5) eine erste Einrichtung (8) zum Erzeugen thermischer Energie ausserhalb des Erzeugnisses (1) und parallel dazu, über die beiden Teilabschnitte (5, 6) angeordnet, eine zweite Einrichtung (7) mit einer direkt am Erzeugnis (1) wirkenden elektrischen Widerstandsheizung.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft das Gebiet der kontinuierlichen Erwärmung von langgestreckten Erzeugnissen aus Metall, vorzugsweise Drähten und Bändern, im Durchlaufverfahren, insbesondere ein Verfahren und dessen Anwendung sowie eine Vorrichtung und deren Verwendung zur Einwirkung von thermischer Energie auf das langgestreckte Erzeugnis gemäss dem Oberbegriff der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche.

[0002] Verfahren und Vorrichtungen zum kontinuierlichen Erwärmen von langgestreckten Erzeugnissen aus Metall, auch Langmaterial genannt, sind beispielsweise bei der Herstellung und/oder Wärmebehandlung von Drähten und Bändern bekannt. Die Erwärmung erfolgt dabei zur Erzeugung der Bearbeitungstemperatur, zum Weichglühen verfestigter Materialien oder für andere thermische Behandlungen. Bei den heute verwendeten Verfahren und Vorrichtungen erfolgt die Erwärmung des langgestreckten Erzeugnisses im Durchlaufverfahren. Dabei wird jeweils nur ein Teilbereich, bzw. ein Teilstück des Produktes, z.B. eines Drahtes oder eines Bandes, erwärmt. Bekannt sind beispielsweise sogenannte Glührohre, welche elektrisch beheizt werden und durch welche ein Draht oder ein Band hindurch gezogen werden. Derartige Glührohre finden z.B. beim Drahtziehen Verwendung, um den Draht zwischen einzelnen Ziehstufen oder am Ende des Ziehvorganges weich zu glühen. Glührohre weisen normalerweise eine grosse Baulänge auf und ermöglichen nur geringe Geschwindigkeiten des durchlaufenden langgestreckten Erzeugnisses. Diese Durchlaufgeschwindigkeiten erreichen bei Drähten mit einem Durchmesser unter 3 mm maximal 2 m/s. Derartige Glührohre können deshalb nicht im gleichen Durchlaufvorgang, auch als «Inline»-Verfahren bekannt, mit Ziehvorrichtungen oder Walzeinrichtungen für Drähte oder Bänder eingesetzt werden, welche wesentlich höhere Durchlaufgeschwindigkeiten ermöglichen. Diese Einschränkung gilt insbesondere auch bei direkter Zusammenarbeit mit Hochgeschwindigkeits-Wicklern, mit welchen der Draht oder das Band auf Spulen aufgewickelt wird.

[0003] DE 2 015 702 A1 beschreibt eine Wärmebehandlungsstation zur Drahtherstellung, mit welcher der durchlaufende Draht zwischen einzelnen Ziehstufen weich geglüht wird. Die Wärmebehandlungsstation besteht dabei im Wesentlichen aus einem rohrförmigen Wärmestrahler, in welchem Infrarotstrahlung auf den im Zentrum kontinuierlich durchlaufenden Draht konzentriert und der Draht dadurch erwärmt wird. Auch diese Einrichtung kann nur mit relativ niedrigen Durchlaufgeschwindigkeiten des Drahtes betrieben werden. Insbesondere bei Drähten aus den Bereichen von Fein- und Feinst-Drähten treten beim Inline-Betrieb Durchlaufgeschwindigkeiten auf, bei welchen eine genügende Erwärmung nicht mehr gewährleistet wäre. Bei Inline-Betrieb müsste die ganze Produktionsanlage langsamer betrieben werden oder der Draht muss vor und nach der Wärmebehandlungsstation auf Zwischenspulen zwischengelagert werden, was in beiden Fällen die Betriebskosten erhöht. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Erwärmung des Drahtes über den Mantel erfolgt und deshalb über den Querschnitt gesehen aussen höhere Temperaturen auftreten als im Zentrum des Drahtes. Bei dickeren Drähten muss die Temperatur am Aussenmantel auf ein höheres Niveau gebracht werden, um im Zentrum des Drahtes die gewünschte Temperatur zu erreichen.

[0004] Aus DE 2002 373 A1 ist eine Drahtzieheinrichtung bekannt, bei welcher eine Glühvorrichtung direkt anschliessend an die Ziehvorrichtungen in Serie und Inline betrieben wird. Die Glühvorrichtung weist dabei zwei Kontaktrollen auf, über welche Strom durch den durchlaufenden Draht geleitet und der Teilbereich des Drahtes, welcher zwischen den beiden Kontaktrollen liegt, mithilfe des elektrischen Widerstandes erwärmt wird. Derartige Glühvorrichtungen werden auch Widerstandsglühen genannt. Auch Erwärmungsvorrichtungen dieser Art weisen den Nachteil auf, dass sie nur beschränkte Durchlaufgeschwindigkeiten zulassen. Insbesondere bei der Herstellung von Feindraht mit Durchmessern im Bereiche von ca. 0,01 mm - 0,1 mm ist ein direktes Zusammenarbeiten mit einem Hochgeschwindigkeits-Wickler, welcher den fertigen Draht aufwickelt, normalerweise nicht möglich, da derartige Wickler mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten als beim Durchlauf durch die Glühvorrichtung möglich sind. Zumeist ist deshalb der zusätzliche Einsatz von kostengünstigen Zwischenwicklern notwendig. Bei den Metallen, welche normalerweise auf derartigen Drahtzieheinrichtungen verarbeitet werden, ist der spezifische elektrische Widerstand von der Temperatur des Drahtes abhängig und er wird mit zunehmender Temperatur und bei den Endtemperaturen, welche hier erreicht werden müssen, erheblich grösser. Im ersten Teil des Teilbereiches des Drahtes, welcher sich zwischen den beiden Kontaktrollen befindet, ist der Draht noch kalt und weist eine niedrige Temperatur auf, weshalb der Widerstand und damit die Heizleistung in diesem ersten Teil niedrig sind. Die Folge davon ist eine grosse Baulänge der Erwärmungsstrecke zwischen den beiden Kontaktrollen und ein hoher Strombedarf. Um diesen Nachteil zu reduzieren sind in der Praxis Lösungen bekannt, bei welchen die gesamte Erwärmungsstrecke in Teilstrecken unterteilt wird und dabei jeder Teilstrecke eine eigene Stromversorgung zugeordnet ist. Dazu sind innerhalb der Erwärmungsstrecke weitere Kontaktrollen zur Übertragung der elektrischen Energie notwendig. Diese zusätzlichen Kontaktrollen haben den Nachteil zur Folge, dass sie dem Draht wieder Wärme entziehen und ihn abkühlen. Deshalb ist der Einsatz derartige Anlagen für dünne Drähte, beispielsweise unter 0,05 mm Durchmesser, nicht zweckmässig, da die Abkühlung und damit der Wärmeverlust zu gross sind.

[0005] In DE 10 100 829 C1 wird eine Induktionsglühe zur Erwärmung eines Drahtes beschrieben. Die Technologie derartiger Induktionsglühen beruht auf dem Prinzip elektrischer Transformatoren. Bei dieser Einrichtung wird der durchlaufende Draht über Kontaktrollen geführt und es wird eine Kurzschlussdrahtschleife gebildet. Diese Kurzschlussdrahtschleife bildet einen Sekundärleiter. Im Bereiche zwischen den Rollen wird der Draht durch Induktionsspulen, bzw. Primärwicklungen, in welchen Wechselfelder erzeugt werden, geführt. Die Erwärmung des Drahtes erfolgt auch hier mittels des elektrischen Widerstandes des Drahtes und durch den Strom, welcher in der Kurzschlussdrahtschleife fliesst und durch Induktion erzeugt wird. Einrichtungen dieser Art weisen die gleichen Nachteile auf, wie sie oben bereits zu DE 2002373 A1 beschrieben sind.

[0006] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche bei der Erwärmung von langgestreckten Erzeugnissen aus Metall, vorzugsweise Drähten und Bändern, Durchlaufgeschwindigkeiten ermöglichen, welche im Bereiche der Arbeitsgeschwindigkeiten der vor- und nachgelagerten Einrichtungen, wie beispielsweise einer Hochgeschwindigkeits-Wickler-maschine, liegen und gleichzeitig die Erwärmung bzw. Wärmebehandlung von Erzeugnissen mit sehr kleinen Querschnitten, z.B. von Feindrähten mit einem Durchmesser bis gegen 0,005 mm hinunter, ermöglichen. Dabei soll eine möglichst rasche und über den Querschnitt gleichmässige Erwärmung erreicht werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, beim Einsatz des Prinzips der Widerstandsheizung den Stromverbrauch zu reduzieren und die Baulänge der Erwärmungsvorrichtung gering zu halten. Gleichzeitig ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche zur Erwärmung von langgestreckten Erzeugnissen innerhalb einer Zieh- oder Walzanlage, d.h. Inline, angeordnet werden kann, z.B. vor der letzten Reduktionsstufe, bzw. vor dem letzten Ziehstein in einer Drahtziehanlage.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen von langgestreckten Erzeugnissen aus Metall mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nach den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.

[0008] Beim erfindungsgemässen Verfahren zum Erwärmen von langgestreckten Erzeugnissen aus Metall, vorzugsweise Drähten und Bändern, wirkt die thermische Energie zur Erwärmung eines Teilbereiches des langgestreckten Erzeugnisses in einem Durchlaufverfahren auf das langgestreckte Erzeugnis ein. Die Erwärmung erfolgt im Bereiche einer Erwärmungsstrecke, wobei die zur Erwärmung notwendige thermische Energie mittels zweier unterschiedlicher Verfahren erzeugt wird. Dies führt zum Vorteil, dass zwei an sich bekannte Verfahren miteinander kombiniert werden können und dabei die Vorteile jedes der beiden Verfahren genutzt und die Nachteile vermieden werden können. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn mit einem ersten Verfahren die thermische Energie ausserhalb des Erzeugnisses erzeugt und über den Mantel des Erzeugnisses auf den durchlaufenden Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses übertragen wird und mit einem zweiten Verfahren die thermische Energie im durchlaufenden Teilbereich des Erzeugnisses selbst erzeugt wird. Beim ersten Verfahren kann die Übertragung der thermischen Energie durch Wärmestrahlung, Wärmeleitung oder Konvektion erfolgen. Beim zweiten Verfahren ist die Erzeugung der thermischen Energie durch elektrischen Widerstand mittels direkterer Einspeisung von Strom oder Erzeugung des Stromes mittels Induktion möglich. Die Anwendung des ersten Verfahrens erfolgt am Beginn der Erwärmungsphase und wird in dieser Anfangsphase der Erwärmung gleichzeitig mit dem zweiten Verfahren angewendet. In einer zweiten Phase der Erwärmung wirkt nur noch das zweite Verfahren auf den durchlaufenden Teil des langgestreckten Erzeugnisses ein. Die mit beiden Verfahren erzeugte thermische Energie wirkt über einen bestimmten Zeitraum auf einen Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses ein. Dieser bestimmte Zeitraum entspricht dabei der Zeit, welche ein einzelner Punkt des langgestreckten Erzeugnisses benötigt, um die Erwärmungsstrecke zu durchlaufen.

[0009] Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass bei der Erwärmung des durchlaufenden Teilbereiches des langgestreckten Erzeugnisses durch die Erwärmungsstrecke, während eines ersten Teilabschnittes der Erwärmungsstrecke, für die Temperaturveränderung am Erzeugnis pro Zeiteinheit positive Werte gewählt werden und während eines zweiten Teilabschnittes der Erwärmungsstrecke, für die Temperaturveränderungen am Erzeugnis pro Zeiteinheit Werte gewählt werden, welche in einem Bereich von positiv bis negativ liegen. Durch dieses Erwärmungsverfahren wird in einem ersten Teilabschnitt der Erwärmungstrecke das Erzeugnis in jedem Zeitabschnitt auf eine höhere Temperatur erwärmt. Durch entsprechende Steuerung der beiden unterschiedlichen Wärmeerzeugungsverfahren kann am Ende dieses ersten Teilabschnittes am Erzeugnis eine gleichmässige Erwärmung über den Querschnitt erwirkt werden. Im zweiten Teilabschnitt der Erwärmungsstrecke, über welchen nur noch das zweite Wärmeerzeugungsverfahren wirkt, kann nun durch entsprechende Steuerung dieses zweiten Verfahrens die Temperatur des Erzeugnisses so gesteuert werden, dass die Temperaturveränderungen am Erzeugnis pro Zeiteinheit zunehmen, bzw. positiv sind oder abnehmen, bzw. negativ sind oder die Temperatur konstant bleibt. Das durchlaufende langgestreckte Erzeugnis kann somit in einfacher Weise unterschiedlichen Wärmebehandlungsprozessen mit variablen Temperaturverläufen ausgesetzt werden.

[0010] Eine zweckmässige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass das langgestreckte Erzeugnis kontinuierlich durch die Erwärmungsstrecke gezogen wird, wobei sich kontinuierlich ein Teilbereich des Erzeugnisses in dieser Erwärmungsstrecke befindet und dabei jeder Punkt eines Teilbereiches des langgestreckten Erzeugnisses diese Erwärmungsstrecke in einem bestimmten Zeitraum durchläuft und während eines ersten Abschnittes dieses Zeitraumes und über einen ersten Teilabschnitt der Erwärmungsstrecke beide Verfahren zur Erzeugung thermischer Energie gleichzeitig auf den Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses einwirken, welcher sich in diesem ersten Teilabschnitt befindet und während eines zweiten, nachfolgenden Abschnittes dieses Zeitraumes und über einen zweiten Teilabschnitt der Erwärmungsstrecke nur noch eines der Erwärmungsverfahren auf den Teilbereich einwirkt. Die Anwendung der beiden Verfahren in dieser Weise führt zu einer kompakten Bauweise der Erwärmungsstrecke und bringt zudem den Vorteil, dass das durch das erste Verfahren bereits erwärmte Erzeugnis nicht über eine nachfolgende Kontaktrolle für die Zufuhr des elektrischen Stroms geführt werden muss und dabei wieder abgekühlt würde. Die beiden Verfahren gewährleisten auch eine gleichmässige Erwärmung des Erzeugnisses über den ganzen Querschnitt.

[0011] Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass im ersten Verfahren die thermische Energie in einem Wärmestrahler erzeugt und durch Wärmestrahlung auf einen Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses übertragen wird. In vorteilhafter Weise erfolgt dabei die Übertragung der thermischen Energie auf den Mantel des Erzeugnisses berührungslos im Bereiche des kurzwelligen Infrarots. Gemäss der Erfindung kann es auch vorteilhaft sein, die thermische Energie über ein Bad mit einem Trägermedium, z.B. eine Flüssigkeit, ein Gas oder mittels Gasflammen auf das Erzeugnis zu übertragen. Diese Art der Erwärmung eines Teilbereiches des durchlaufenden langgestreckten Erzeugnisses ermöglicht eine rasche Erwärmung, da am Beginn der Erwärmungsphase zwischen der Temperatur des Erzeugnisses und der Temperatur des Wärmestrahlers eine grosse Differenz besteht. Dabei erfolgt die Erwärmung mittels dieses ersten Verfahrens nur über einen Bereich, in welchem die Temperaturdifferenz relativ gross ist, d.h. über eine beschränkte Strecke.

[0012] Die zusätzliche Erzeugung von thermischer Energie und Erwärmung des Teilbereiches des durchlaufenden langgestreckten Erzeugnisses, welcher sich in der Erwärmungsstrecke befindet, erfolgt in vorteilhafter Weise durch das zweite Verfahren, bei welchem die thermische Energie entweder durch Einleitung von elektrischem Strom in einen Teilbereich des Erzeugnisses und durch den elektrischen Widerstand des Erzeugnisses erzeugt wird oder indem die Energie durch Induktion auf den Teilbereich des Erzeugnisses übertragen und die thermische Energie in diesem Teilbereich des Erzeugnisses selbst erzeugt wird. Insbesondere bei der Erzeugung der thermischen Energie durch den elektrischen Widerstand des Erzeugnisses selbst ergibt sich nun der Vorteil, dass wegen der parallelen Erwärmung mittels des ersten Verfahrens die Temperatur rasch ansteigt und deshalb weniger Strom und damit weniger Energie benötigt wird. Die Aufheizung auf die gewünschte Temperatur am Ende des ersten Teilabschnittes der Erwärmungsstrecke erfolgt wesentlich schneller und über eine kürzere Strecke. Bei der Verwendung einer Induktionsheizung als zweites Verfahren ergeben sich sinngemäss die ähnlichen Vorteile. Da sowohl beim ersten wie beim zweiten Verfahren zur Erwärmung die Erwärmungsverfahren im Bereiche ihrer optimalen Wirkung angewendet werden, ergeben sich optimale Längen der einzelnen Erwärmungsabschnitte und der Gesamt-Erwärmungsstrecke. Da die Erwärmung auf das gewünschte Temperaturniveau sowohl im Anfangsbereich wie auch im Endbereich der Erwärmungsstrecke, bzw. im Anwendungsbereich der beiden Verfahren, in kurzer Zeit erfolgt, ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren sehr hohe Durchlaufgeschwindigkeiten. Diese können bei 30 m/s und höher liegen, weshalb auch Erzeugnisse mit kleinen Querschnitten innerhalb des durchlaufenden Herstellungsprozesses, d.h. Inline, thermisch behandelt werden können. Bei Drahtzieheinrichtungen werden deshalb bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens die Inline-Behandlung und auch der direkt anschliessende Betrieb eines Wicklers, bei Feindrähten mit Durchmessern bis gegen 0,005 mm hinunter, möglich.

[0013] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erwärmen von durchlaufenden Teilbereichen eines langgestreckten Erzeugnisses aus Metall weist Transportmittel für den kontinuierlichen Transport des langgestreckten Erzeugnisses durch die Einrichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung von thermische Energie auf, wobei die Durchlauf-Erwärmungseinrichtung eine erste Einrichtung zum Erzeugen von thermischer Energie ausserhalb des Erzeugnisses und zum Übertragen dieser thermischer Energie auf das Erzeugnis und parallel dazu eine zweite Einrichtung mit einer direkt am Draht wirkenden elektrischen Widerstandsheizung zur Erzeugung von thermischer Energie im Erzeugnis selbst umfasst, wobei sich die elektrische Widerstandsheizung über die ganze Erwärmungsstrecke, welche einen ersten Teilabschnitt und einen zweiten Teilabschnitt umfasst, erstreckt und die erste Einrichtung zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie nur über den ersten Teilabschnitt der Erwärmungsstrecke angeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht eine optimale Anpassung der beiden unterschiedlichen Erwärmungsstrecken an die thermischen Bedürfnisse und an die räumlichen Gegebenheiten zur Anordnung der Vorrichtung. Eine Anordnung, bei welcher der Beginn des ersten Teilabschnittes mit dem Beginn der ganzen Erwärmungsstrecke zusammenfällt, führt zu einer kompakten Bauweise der Erwärmungsstrecke und bringt zudem den Vorteil, dass das durch das im ersten Teilabschnitt der Erwärmungsstrecke durch das erste Verfahren bereits erwärmte Erzeugnis bei direkter Stromzufuhr nicht über eine nachfolgende Kontaktrolle für die Zufuhr des elektrischen Stromes geführt werden muss und dabei wieder abgekühlt würde. Wenn der erste Teilabschnitt der Erwärmungsstrecke nur teilweise mit der gesamten Erwärmungsstrecke zusammenfällt, kann die Endtemperatur des Erzeugnisses am Ende des ersten Teilabschnittes so bestimmt werden, dass der elektrische Widerstand im zweiten Teilabschnitt genügend hoch ist, um den Strombedarf in der gewünschten Weise zu reduzieren. Zusätzlich wird es auch möglich, im zweiten Teilabschnitt der Erwärmungsstrecke unterschiedliche Temperaturverläufe im Erzeugnis zu erwirken. Die Temperatur kann durch Anpassung des im Erzeugnis fliessenden Stromes weiter ansteigen, konstant gehalten werden oder absinken.

[0014] Wird diese Einrichtung zur Erzeugung von thermischer Energie beispielsweise in einer Feindraht-Ziehmaschine mit mehreren Ziehsteinen eingebaut und, in Laufrichtung des Drahtes gesehen, vor dem letzten Ziehstein angeordnet, so ergeben sich wesentliche Vorteile. Ein erstes elektrisches Kontaktelement zum Draht, welches zu einer zweiten Einrichtung mit direkter elektrischen Widerstandsheizung gehört, wird vor dem ersten Teilabschnitt der Erwärmungsstrecke mit der Einrichtung zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie auf den Draht angeordnet. Ein zweites elektrisches Kontaktelement der zweiten Einrichtung ist nach dem letzten Ziehstein angeordnet. Da die erfindungsgemässe Erwärmungsvorrichtung Durchlaufgeschwindigkeiten ermöglicht, welche gleich gross sind wie die Geschwindigkeiten beim Ziehen von Feindraht am letzten Ziehstein, kann am letzten Ziehstein ein sogenanntes Warmziehen durchgeführt werden. Dabei wird der Draht vor dem letzten Ziehstein geglüht und erwärmt, wodurch der letzte Ziehstein weniger belastet wird und eine wesentlich höhere Lebensdauer erreicht. Die Lebensdauer wird dabei mindestens um den Faktor zwei erhöht. Dies führt zu weniger Betriebsunterbrüchen zum Auswechseln des letzten Ziehsteines und erhöht damit die Wirtschaftlichkeit der Ziehmaschine. In vorteilhafter Weise wird zwischen dem letzten Ziehstein und dem zweiten elektrischen Kontaktelement eine Kühleinrichtung angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass die grösste Erwärmung des Drahtes erst nach dem Ziehstein auftritt und dadurch die Zugfestigkeit des Drahtes vermindert wird.

[0015] Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass die erste Einrichtung zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie ein Wärmestrahler ist, welcher thermische Energie im Bereiche des kurzwelligen Infrarots abstrahlt. Es kann aber auch vorteilhaft sein, als erste Einrichtung zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie ein Erhitzungsbad mit einem Wärmeträgermedium oder einen Ofen mit mindestens einer Gasflamme einzusetzen. Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt, ermöglichen aber in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eine rasche Erwärmung der durchlaufenden Teilbereiche des langgestreckten Erzeugnisses in einem ersten Teilabschnitt der Erwärmungsstrecke. Dies führt dann zur gewünschten Reduktion des Stromverbrauchs bei der zweiten Einrichtung. Gemäss einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes besteht die erste Einrichtung zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie aus mindestens zwei Teileinrichtungen, wobei jede der Teileinrichtungen für die Erwärmung des langgestreckten Erzeugnisses über eine bestimmte Temperaturstufe bestimmt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine optimale Anpassung der ersten Einrichtung an die gewünschte Temperaturerhöhung im Erwärmungsbereich.

[0016] Erfindungsgemäss wird weiter vorgeschlagen, dass die elektrische Widerstandsheizung der zweiten Einrichtung zwei voneinander beabstandete und mit dem Erzeugnis in Verbindung stehende elektrische Kontaktelemente, zur direkten Ein-und Ausleitung von Strom am durchlaufenden Teilstück des Erzeugnisses, und eine Stromversorgung umfasst. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein erstes elektrisches Kontaktelement der Widerstandsheizung, in Laufrichtung des Drahtes gesehen, vor der ersten Einrichtung zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie angeordnet ist und das zweite elektrische Kontaktelement vom Ende der ersten Einrichtung um die Länge des zweiten Teilabschnittes der Erwärmungsstrecke beabstandet ist. Durch geeignete, an sich bekannte Regelungseinrichtungen kann der Strom, welcher durch das durchlaufende Teilstück des Erzeugnisses fliesst, geregelt werden und dadurch auch die thermische Energie und damit die Endtemperatur des durchlaufenden Teilstückes gesteuert werden.

[0017] Eine weitere zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Widerstandsheizung eine elektrische Induktionseinrichtung mit einer elektrischen Primärstromversorgung umfasst und der durchlaufende Teilbereich des Erzeugnisses eine Sekundärleitung dieser Induktionseinrichtung bildet. Erfindungsgemäss wird weiter vorgeschlagen, dass der durchlaufende Teilbereich des Erzeugnisses, welcher die Sekundärleitung bildet, eine Kurzschlussschleife bildet und diese Kurzschlussschleife über mindestens zwei Rollen geführt wird, wobei eine der Rollen als Kurzschlussrolle ausgebildet ist. Dabei beruht die an sich bekannte Technologie der Induktionseinrichtung auf dem Prinzip elektrischer Transformatoren. Der durchlaufende Teilbereich des Erzeugnisses, z.B. eines Feindrahtes, welcher als Kurzschlussdrahtschleife über zwei Rollen geführt wird, bildet dabei den Sekundärleiter dieser Einrichtung. In bekannter Weise wird ein Teilbereich dieser Kurzschlussdrahtschleife durch Induktionsspulen bzw. Primärwicklungen, in welchen Wechselfelder erzeugt werden, geführt.

[0018] Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist besonders vorteilhaft bei der thermischen Behandlung von langgestreckten Erzeugnissen aus Metall, vorzugsweise Drähten und Bändern, wobei die Drähte oder Bänder kontinuierlich durch die Einrichtung gefördert werden. Besonders zweckmässig ist die Anwendung des Verfahrens bei der Herstellung von Drähten mit Enddurchmessern von ca. 0,01 mm bis ca. 8 mm, insbesondere zum Glühen dieser Drähte. Die Drähte können dabei einen runden, quadratischen oder profilierten Querschnitt aufweisen. Bei der Herstellung von Bändern ist die Anwendung des Verfahrens ebenfalls bei kleinen Querschnitten besonders zweckmässig. Insbesondere bei diesen kleinen Querschnitten von Drähten und Bändern sind die durch die erfindungsgemässen Lösungen erreichbaren, hohen Durchlaufgeschwindigkeiten von grossem Interesse. Eine weitere vorteilhafte Anwendung besteht darin, dass das Verfahren zum Glühen von Drähten in Drahtzieheinrichtungen oder zum Glühen von Bändern in Einrichtungen zum Walzen von Bändern verwendet wird. Das Verfahren kann aber auch beim Härten von Drähten und Bändern oder bei anderen thermischen Behandlungen von langgestreckten Erzeugnissen dieser Art eingesetzt werden.

[0019] Besonders vorteilhaft ist auch die Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung bei der Herstellung von Drähten und Bändern in Zieh- und Walzeinrichtungen. Sie ermöglicht hohe Durchlaufgeschwindigkeiten der langgestreckten Erzeugnisse, bzw. Drähte und Bänder, und die Wärmebehandlung kann ohne Unterbruch des Bearbeitungsvorganges, d.h. Inline innerhalb der Zieh- oder Walzeinrichtungen oder nach der letzten Querschnittsreduktionsstufe vor der Wickeleinrichtung erfolgen. Auch bei dickeren Drähten wird bei der Erwärmung eine gleichmässige Temperaturverteilung über den Querschnitt erreicht und es ist keine Überhitzung des Aussenmantels notwendig.

[0020] Zum Beispiel beim Ziehen von Drähten können folgende Anwendungsbereiche abgedeckt werden. Es können Drähte aus allen Materialien bearbeitet werden, welche elektrisch leitend sind. Die durch die Erwärmung erreichten Temperaturen können in einem Bereiche von einigen Grad Celsius bis um 1000 °C zum Beispiel für Platin liegen. Bekanntlich muss die Höchsttemperatur aber tiefer sein als die kritische Temperatur, bei welcher die Festigkeit des Drahtes den Auszugskräften nicht mehr standhalten könnte. Dabei können alle Drahtdurchmesser von Grobdraht bis hinunter zu Feindraht mit einem Durchmesser gegen 0,005 Millimeter hinunter bearbeitet werden.

[0021] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erwärmen von Draht mit einer direkten Einspeisung von Strom für die elektrische Widerstandsheizung, <tb>Fig. 2<sep>eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erwärmen von Draht mit einer Induktionseinrichtung zum Erzeugen von Strom für die elektrische Widerstandsheizung, <tb>Fig. 3<sep>ein schematisches Diagramm zum Verlauf der Erwärmung in einer Einrichtung gemäss Fig. 1und <tb>Fig. 4<sep>die gleiche Vorrichtung wie Fig. 1, mit einem zusätzlichen Schutzgasraum um den Draht.

[0022] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung in schematischer Darstellung. Eine Durchlauf-Erwärmungseinrichtung 3 umfasst dabei eine Erwärmungsstrecke 4, welche eine ersten Teilabschnitt 5 und einen zweiten Teilabschnitt 6 aufweist. Durch die Erwärmungseinrichtung 3 wird ein langgestrecktes Erzeugnis 1, in diesem Fall ein Metalldraht, mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in Richtung der Pfeile 14 hindurch gezogen und in der Erwärmungseinrichtung 3 thermisch behandelt. Zur Förderung des Drahtes 1 durch die Vorrichtung sind Transportmittel, im dargestellten Beispiel angetriebene Förderrollen 15 vorhanden, wie sie bei derartigen Anlagen allgemein bekannt sind. Im beschriebenen Beispiel erfolgt die Erwärmung des Drahtes 1 zum Weichglühen, wodurch die Verfestigung, welche der Draht 1, z.B.in den vorangegangenen, nicht dargestellten Ziehvorgängen bzw. Querschnittsreduktionen erfahren hat, beseitigt wird. Abhängig vom Material des Metalldrahtes 1 sind dazu unterschiedlich hohe Glühtemperaturen notwendig, beispielsweise für Kupfer 550-600 °C, für Stahl 700-800 °C oder für Platin bis 1000 °C. Dabei weist der Draht 1 am Beginn der Wärmebehandlungen, d.h. wenn er in die Erwärmungseinrichtung 3 eintritt, Umgebungstemperatur auf, z.B. im Bereiche von 10-50 °C und die Glühtemperatur muss bis zum Austritt aus der Erwärmungseinrichtung 3 erreicht werden. Die Erwärmung erfolgt dabei nur über einen Teilbereich 2 mit der Länge 16 des langgestreckten Erzeugnisses, bzw. Drahtes 1. Die Länge 16 des Teilbereiches 2 des Erzeugnisses 1 entspricht dabei der Länge der Erwärmungsstrecke 4.

[0023] Die Durchlauf-Erwärmungseinrichtung 3 umfasst eine erste Einrichtung 8 zum Erzeugen thermischer Energie ausserhalb des Erzeugnisses 1 und eine zweite Einrichtung 7 mit einer direkt am Erzeugnis 1 wirkenden elektrischen Widerstandsheizung zur Erzeugung von thermischer Energie im Erzeugnis 1 selbst. Die zweite Einrichtung 7 erstreckt sich über die gesamte Länge der Erwärmungsstrecke 4, welche aus einem ersten Teilabschnitt 5 und einem zweiten Teilabschnitt 6 besteht. Diese zweite Einrichtung 7 weist zwei voneinander beabstandete Kontaktelemente in der Form von Kontaktrollen 9 und 10 auf. Diese beiden Kontaktrollen 9 und 10 sind mit einem Abstand 17 zueinander angeordnet, welcher der Länge der Erwärmungsstrecke 4 entspricht, wobei dieser Abstand unter anderem die Temperaturerhöhung im Erzeugnis bzw. Draht 1 zwischen diesen beiden Kontaktrollen 9 und 10 bestimmt. Die beiden Kontaktrollen 9, 10 sind mit einer Stromversorgung 11 verbunden. Zur Übertragung und zur Abführung des Stroms zum und vom Draht 1 werden die beiden Kontaktrollen 9, 10 vom Draht 1 umschlungen. Zwischen den beiden Rollen 9, 10 befindet sich immer ein durchlaufender Teilbereich 2 des Drahtes 1 und der zwischen den beiden Rollen 9, 10 durch diesen Teilbereich 2 fliessende Strom bewirkt über den elektrischen Widerstand die Erwärmung dieses Teilbereiches 2. Die Länge 16 dieses Teilbereiches 2 entspricht im dargestellten Beispiel dem Abstand 17 zwischen den beiden Kontaktrollen 9, 10 und damit der Länge der Erwärmungsstrecke 4.

[0024] Parallel zur zweiten Einrichtung 7 ist über den ersten Teilabschnitt 5, direkt nach dem Anfangsbereich 18 der Erwärmungsstrecke 4, eine erste Einrichtung 8 angeordnet. Im dargestellten Beispiel besteht diese erste Einrichtung 8 aus einem Wärmestrahler 22. Anstatt nur einteilig kann dieser Wärmestrahler 22 bei Bedarf auch aus zwei oder mehreren Teileinrichtungen 12, 13 aufgebaut sein, wenn die Erwärmung stufenweise erfolgen soll. In diesem Wärmestrahler 22 wird die thermische Energie ausserhalb des langgestreckten Erzeugnisses bzw. Drahtes 1 erzeugt und berührungslos durch Wärmestrahlung im Bereiche des kurzwelligen Infrarots auf den Mantel des Drahtes 1 übertragen. Der Wärmestrahler 22 kann aus einem oder mehreren Einzelstrahlern bestehen, wobei ein Spiegel den oder die Strahler so umhüllt, dass die Strahlung auf den Draht 1 im Zentrum konzentriert wird. Da der Draht 1 am Anfangsbereich 18 normalerweise kalt in die erste Einrichtung 8 bzw. den Wärmestrahler 22 eintritt, und zwischen dem Wärmestrahler und der Manteloberfläche des Drahtes 1 eine hohe Temperaturdifferenz besteht, erfolgt im Wärmestrahler 22 eine sehr rasche Erwärmung des Drahtes 1. Da nun über den ersten Teilabschnitt 5 der Erwärmungsstrecke 4 die erste Einrichtung 8 bestehend aus dem Wärmestrahler 22 gleichzeitig mit der zweiten Einrichtung 7 mit der Stromeinspeisung auf den Draht einwirkt, steigt über diesen Teilabschnitt 5 als Folge der raschen Temperaturerhöhung auch der elektrische Widerstand im Draht 1 rasch an. Dadurch kann der Wirkungsgrad der elektrischen Widerstandsheizung wesentlich verbessert und die Wirklänge der elektrischen Widerstandsheizung, d.h. der Abstand 17 zwischen den beiden Kontaktrollen 9, 10 verkürzt werden. Über den zweiten Teilabschnitt 6 der Erwärmungsstrecke 4 wirkt dann nur noch die thermische Energie, welche im durchlaufenden Teilbereich 2 des Drahtes 1 selbst erzeugt wird, d.h. die die Erwärmung über diesen zweiten Teilabschnitt 6 ist nur noch vom elektrischen Widerstand und dem durchfliessenden Strom abhängig. Dabei kann der durch den durchlaufenden Teilbereich 2 des Drahtes 1 fliessende Strom so gesteuert werden, dass über diesen zweiten Teilabschnitt 6 der Erwärmungsstrecke 4 die Temperatur des Drahtes 1 konstant gehalten wird, oder weiterhin ansteigt, oder absinkt. Für die Temperaturveränderung pro Zeiteinheit am langgestreckten Erzeugnis, bzw. Draht 1 können damit über den zweiten Teilabschnitt 6 der Erwärmungsstrecke 4 Werte gewählt werden, welche in einem Bereich von positiv bis negativ liegen. Die Wahl, ob die Werte der Temperaturveränderung im Teilabschnitt 6 im negativen oder positiven Bereich liegen kann vom Material des Drahtes 1 abhängig sein. Bei Materialien, welche oxidationsempfindlich sind, zum Beispiel Kupfer, Stahl oder Silber, sollte die Temperaturen am Ende des Teilabschnittes 6 unter einem Wert liegen, bei welchem das Material bei Kontakt mit Umgebungsluft oxidiert. Dies insbesondere wenn der Draht 1 in der Erwärmungsstrecke 4 in einem Schutzgasraum 23 (wie in Fig. 4dargestellt) geführt wird. Ist die Temperatur des Drahtes 1 am Ende des ersten Teilabschnittes 5 höher als die kritische Oxidationstemperatur, so wird über den Teilabschnitt 6 ein negativer Wert für die Temperaturveränderung gewählt. Damit wird die Temperatur auf einen, im Hinblick auf die Oxidationsgefahr, unbedenklichen Wert gesenkt. Bei Materialien, welche nicht oxidationsempfindlich sind, z.B. Gold oder Wolfram, kann der Wert der Temperaturveränderung über den Teilabschnitt 6 allein in Abhängigkeit der gewünschten Temperaturbehandlung gewählt werden. Mit dieser erfindungsgemässen Anordnung können somit unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren erzeugt und angewendet werden, welche die thermische Behandlung von langgestreckten Erzeugnissen 1 mit unterschiedlichen Querschnitten, bis zu sehr dünnen Drähten oder Bändern und auch unterschiedlichster Materialien ermöglicht.

[0025] Am Ende der Erwärmungsstrecke 4 ist in an sich bekannter Weise eine Kühleinrichtung 19 angeordnet und das langgestreckte Erzeugnis bzw. der Draht 1 wird anschliessend in Richtung des Pfeiles 14 einem Wickler 20 zugeführt und auf eine Spule 21 aufgewickelt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht Wärmebehandlungen mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten des Drahtes 1 und kann deshalb in direkter Verbindung mit Hochleistungs-Wicklern eingesetzt werden. Dadurch kann das Zwischenlager des Drahtes 1 auf Hilfsspulen vermieden werden und die Wirtschaftlichkeit derartiger Wärmebehandlungs-Anlagen kann verbessert werden. Die Anordnung der ersten Einrichtung 8 und der zweiten Einrichtung 7 gemäss diesem Beispiel ermöglicht beispielsweise auch bei Drahtzieheinrichtungen die Durchlauf-Erwärmungseinrichtung 3 im gleichen Durchlaufprozess, d.h. Inline mit der vorgelagerten Drahtzieheinrichtung und einem nachgelagerten Wickler zum Aufwickeln des Drahtes 1 zu betreiben. Dies gilt auch für Feindrähte mit Durchmessern bis gegen 0,005 Millimeter hinunter.

[0026] Bei einer beispielhaften Anordnung zur Wärmebehandlung von Drähten aus Kupfer oder rostfreiem Stahl, mit einem Durchmesserbereich von 0,025-0,035 Millimeter, weist die erste Einrichtung 8, bzw. der Wärmestrahler 22 eine Wirklänge von ca. 600 mm auf. Der nachfolgende zweite Teilabschnitt 6 der Erwärmungsstrecke 4 weist eine Länge von ca. 500 mm auf. Dabei erreichen die Temperaturen am Ende des ersten Teilabschnittes 5 beim Kupferdraht 500-600 °C und beim rostfreiem Stahldraht 700-800 °C. Für Kupferdraht werden am Ende des zweiten Teilabschnittes 6 Temperaturen angestrebt, welche kleiner als 300 °C sind. Bei diesem Beispiel fällt im zweiten Teilabschnitt 6 die Temperatur ab, weil einerseits der Draht 1 Wärme an die Umgebung abgibt und anderseits die Erwärmung im Draht 1 durch das zweite Verfahren so eingestellt wird, dass nur ein Teil des Wärmeabflusses an die Umgebung kompensiert wird.

[0027] Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, ebenfalls in schematischer Darstellung. Teile, welche in gleichartiger Form bereits zu Fig. 1beschrieben sind, werden in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Einrichtung 7 zum Erzeugen von thermischer Energie eine Induktionseinrichtung 26 mit einer Stromversorgung 27. Der durchlaufende Teilbereich 2 des langgestreckten Erzeugnisses 1 bildet dabei im Bereiche der Erwärmungsstrecke 4 eine Kurzschlussschleife 28, welche eine Sekundärleitung der Induktionseinrichtung 26 bildet. Die Induktionseinrichtung 26 besteht in bekannter Weise aus Induktionsspulen, bzw. Primärwicklungen, in welchen Wechselfelder erzeugt werden, mittels welcher in der Kurzschlussschleife 28 ein in Richtung der Pfeile 30, 31 fliessender Strom erzeugt wird. Das langgestreckte Erzeugnis 1 ist in diesem Beispiel ebenfalls ein dünner Draht. Dieser Draht 1, weicher einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden soll, wird mittels der Förderrollen 15 durch die Durchlauf-Erwärmungseinrichtung 3 gefördert. Zur Bildung der Kurzschlussschleife 28 sind in der Erwärmungseinrichtung 3 eine Kurzschlussrolle 29 und zwei Umlenkrollen 32 angeordnet. Der Draht 1, welcher in die Erwärmungseinrichtung 3 eintritt, wird in Richtung des Pfeiles 33 um die Kurzschlussrolle 29 geführt und bildet ein aufsteigendes Teilstück 34 sowie ein absteigendes Teilstück 35 des durchlaufenden Teilbereiches 2 des Drahtes 1 und damit der Kurzschlussschleife 28. Das absteigende Teilstück 35 wird am Ende wieder in Richtung des Pfeiles 36 um die Kurzschlussrolle 29 geführt und in Richtung des Pfeiles 14 aus der Erwärmungseinrichtung 3 abgezogen. Die gesamte Erwärmungsstrecke 4 wird dabei durch die Kurzschlussschleife 28 des Drahtes 1 gebildet, welche aus dem aufsteigenden Teilstück 34 und dem absteigenden Teilstück 35 sowie dem Teilstück, welches über die Umlenkrollen 32 läuft, besteht.

[0028] Nach der Induktionseinrichtung 26 ist in diesem Ausführungsbeispiel die erste Einrichtung 8, welche wiederum aus einem Wärmestrahler 22 besteht, angeordnet. Dieser Wärmestrahler 22 erstreckt sich über den ersten Teilabschnitt 5 der Erwärmungsstrecke 4. Die Erwärmungsstrecke 4 entspricht in diesem Ausführungsbeispiel der Gesamtlänge der Kurzschlussschleife 28. Die Induktionseinrichtung 26, welche Teil der zweiten Einrichtung 7 zur Erzeugung von thermischer Energie ist, kann in an sich bekannter Weise auch nach der ersten Einrichtung 8 bzw. dem Wärmestrahler 22 angeordnet sein. In beiden Anordnungsvarianten der Induktionseinrichtung 26 ist die erste Einrichtung 8, bzw. der Wärmestrahler 22, in einem Bereich angeordnet, in welchem die Erwärmung des Drahtes 1 beginnt. An dem in die Kurzschlussschleife 28 einlaufenden (in Richtung des Pfeiles 23) Draht 1 beginnt die Erwärmung durch die Induktionseinrichtung 26 am und/oder nach dem Kontaktbereich des Drahtes 1 mit der Kurzschlussrolle 29. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel hat die erste Einrichtung 8 bzw. der Wärmestrahler 22 die Aufgabe, den durchlaufenden Teilbereich 2 des Drahtes 1 rasch auf eine Temperatur zu erwärmen, bei welcher ein geringerer Strom zur zusätzlichen Erwärmung über den elektrischen Widerstand notwendig ist und der gewünschte Verlauf der Erwärmungskurve über die gesamte Erwärmungsstrecke 4 erreicht werden kann. Über den ersten Teilabschnitt 5 der Erwärmungsstrecke 4 wirken die beiden Einrichtungen 7, 8 zur Erzeugung von thermischer Energie parallel. Der zweite Teilabschnitt 6 der Erwärmungsstrecke 4, wie er auch in Fig. 1 dargestellt ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch den Teilbereich des aufsteigenden Teilstückes 34 nach dem Wärmestrahler 22, dem um die Umlenkrollen 32 laufenden Teilstück und dem absteigenden Teilstück 35 gebildet. In diesem zweiten Teilabschnitt 6 wirkt nur noch die zweite Einrichtung 7 mit der elektrischen Widerstandsheizung auf das durchlaufende Teilstück 2 des Drahtes 1 ein. Der Strom fliesst in der ganzen Kurzschlussschleife 28 unabhängig von der Einspeisungsposition. Bei Bedarf ist deshalb, wie in den Fig. 1und 4 dargestellt, eine Kühleinrichtung 19 angeordnet, um einen zu stark erwärmten Draht 1 wieder abzukühlen.

[0029] Fig. 3 zeigt in einem Temperatur-/Wegdiagramm in schematischer Darstellung den möglichen Verlauf von Erwärmungskurven in erfindungsgemässen Vorrichtungen, insbesondere gemäss Fig. 1. In horizontaler Richtung des Diagrammes ist die Erwärmungsstrecke 4 aufgetragen, welche bei der Achse 37 der Kontaktrolle 9 beginnt und bei der Achse 38 der Kontaktrolle 10 endet. In vertikaler Richtung des Diagrammes ist die Temperatur des langgestreckten Erzeugnisses bzw. Drahtes 1 dargestellt. Bei der Achse 37 weist der Draht 1 eine Temperatur 40 auf, welche der Umgebungstemperatur, z.B. zwischen 20-50 °C entspricht. Über den ersten Teilabschnitt 5 der Erwärmungsstrecke 4 wirkt sowohl die erste Einrichtung 8 wie auch die zweite Einrichtung 7 zur Erzeugung von thermischer Energie auf den Draht 1 ein. In diesem Abschnitt wird deshalb der Draht 1 rasch erwärmt und die Temperatur steigt entsprechend an. In Abhängigkeit vom Material, welches der Wärmebehandlung unterzogen wird und vom gewünschten Wärmebehandlungsprozess kann die Temperatur 41 am Ende 39 des ersten Teilabschnittes 5 der Erwärmungsstrecke 4 tiefer oder gleich hoch oder höher als die Endtemperaturen 42, 43 oder 44 am Ende 38 der Erwärmungsstrecke 4 sein. Die Höchsttemperaturen 44 können wiederum je nach zu behandelndem Material und dem gewählten Wärmebehandlungsverfahren, z.B. für Platin bis gegen 1000 °C hoch sein. Die Höchsttemperatur 44 muss jedoch in jedem Fall tiefer liegen als die kritische Temperatur, welche für das langgestreckte Erzeugnis 1 gilt. Als kritische Temperatur ist dabei diejenige Temperatur des langgestreckten Erzeugnisses bzw. Drahtes 1 anzusehen, bei welcher die Festigkeit des Erzeugnisses 1 in den Bereich der Auszugskraft gelangen würde, welche am Ende 38 der Erwärmungsstrecke 4 auf das Erzeugnis 1 einwirkt. Dies hätte zur Folge, dass das langgestreckte Erzeugnis bzw. der Draht 1 abgerissen würde.

[0030] Aus dem Diagramm gemäss Fig. 3ist ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen eine optimale Gestaltung des Verlaufes des Wärmebehandlungsprozesses ermöglichen. Während des ersten Teilabschnittes 5 der Erwärmungsstrecke 4 kann insbesondere durch die entsprechende Wahl und Gestaltung der ersten Einrichtung zur Erzeugung von thermischer Energie ein positiver Verlauf der Temperaturveränderung gewählt bzw. eingestellt werden. Während des zweiten Teilabschnittes 6 der Erwärmungsstrecke 4 kann durch entsprechende Einstellung des Stroms, welcher von der zweiten Einrichtung 7 zur Erzeugung von thermischer Energie eingebracht wird, die Temperaturveränderung am Erzeugnis 1 pro Zeiteinheit so bestimmt werden, dass sie Werte erreicht, welche in einem Bereich von positiv bis negativ liegen. Der Kurvenverlauf zwischen den beiden Temperaturpunkten 41 und 44 entspricht dabei positiven Werten und der Temperaturverlauf zwischen den beiden Temperaturpunkten 41 und 42 negativen Werten. Der Temperaturverlauf zwischen den beiden Temperaturpunkten 41 und 43 zeigt eine Anwendung, bei welcher über den zweiten Teilabschnitt 6 eine Wärmebehandlung bei gleichbleibender Temperatur erfolgen soll.

[0031] Bei Verwendung dieser erfindungsgemässen Anordnung in einer Drahtziehanlage können hohe Durchlaufgeschwindigkeiten bis 30 m/s und mehr erreicht werden und sehr feine Drähte mit Durchmessern bis gegen 0,005 mm hinunter verarbeitet werden. Bei diesen hohen Durchlaufgeschwindigkeiten des Drahtes 1 ist es möglich, den am Ende aus der Durchlauf-Erwärmungseinrichtung 3 und damit aus der Drahtziehanlage austretenden Draht 1 direkt zu einem so genannten Wickler 20 zu führen und mit dieser Maschine direkt in der gewünschten Formen auf eine Spule 21 aufzuwickeln. Dies ist sehr vorteilhaft, da die Wickler Maschinen 20 sehr teuer sind und bei dieser Betriebsweise nur ein Wickler 21 benötigt wird. Es sind keine zusätzlichen Wickler Maschinen für die Zwischenlagerung des Drahtes 1 notwendig. Es ist auch bekannt, dass bei der Herstellung von Feindrähten mit Durchmessern zwischen 0,005-0,3 mm der letzte Ziehstein sehr hohem Verschleiss ausgesetzt ist und deshalb sehr häufig ausgewechselt werden muss. Bei einem Drahtdurchmesser von 0,02 mm und einer Durchlaufgeschwindigkeit von 30 m/s beträgt die Lebensdauer dieses letzten Ziehsteines beispielsweise nur ca. 2 h. Bei Einsetzung einer beschriebenen erfindungsgemässen Anordnung vor dem letzten Ziehstein kann die Lebensdauer dieses letzten Ziehsteines wesentlich erhöht werden, beispielsweise auf 6 h und mehr. Dies führt zu erheblichen Kosteneinsparungen, da Ersatz-Ziehsteine sehr teuer sind und bei längeren Standzeiten des Ziehsteines die Anzahl der Unterbrüche des Produktionsablaufes, zum Wechseln des Ziehsteines, reduziert wird.

[0032] Fig. 4 zeigt im Wesentlichen die gleiche Vorrichtung wie Fig. 1. Zusätzlich verfügt diese Vorrichtung jedoch über einen Schutzgasraum 23, bzw. Aktivgasraum, welcher um den durchlaufenden Draht 1 angeordnet ist und sich normalerweise über die gesamte Erwärmungsstrecke 4 erstreckt. Bei Bedarf erstreckt sich dieser Schutzgasraum 23 bis in die Kühleinrichtung 19, welche zu diesem Zweck vergrössert ist. Diese Anordnung findet insbesondere bei Drähten 1 Anwendung, welche aus oxidationsempfindlichen Materialien bestehen, z.B. Kupfer, Stahl oder Silber. Bei derartigen oxidationsempfindlichen Materialien muss die Oberflächentemperatur bis zum Verlassen des Schutzgasraumes 23 auf einen Wert abgesenkt werden, bei welchem im Kontakt mit der Umgebungsluft keine Oxidation mehr stattfindet. Dies kann mittels der Temperatursteuerung erfolgen, wie sie zu Fig. 3beschrieben ist. Zusätzlich kann, im Bereich des zweiten Teilabschnittes 6, das Schutz-/Aktivgas in einem Endbereich des Schutzgasraumes 23 als Kühlmittel dienen und eine zusätzliche Temperaturabsenkung im Draht 1 bewirken. Dabei wird der Temperaturverlauf in an sich bekannter Weise entsprechend der gewünschten Temperaturbehandlung des Drahtes 1 bestimmt. Es kann in diesem Endbereich auch noch ein zusätzliches Kühlmittel, z.B. Wasser eingesetzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Erwärmen von langgestreckten Erzeugnissen (1) aus Metall, vorzugsweise Drähten und Bändern, wobei die thermische Energie zur Erwärmung des langgestreckten Erzeugnisses (1), in einem Durchlaufverfahren in einer Erwärmungsstrecke (4), während eines bestimmten Zeitraumes auf einen durchlaufenden Teilbereich (2) des langgestreckten Erzeugnisses (1) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie zur Erwärmung des Teilbereiches (2) des langgestreckten Erzeugnisses (1) mittels zweier unterschiedlicher Wärmeerzeugungs-Verfahren erzeugt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem ersten Verfahren die thermische Energie ausserhalb des langgestreckten Erzeugnisses (1) erzeugt und über den Mantel des Erzeugnisses auf den durchlaufenden Teilbereich (2) des langgestreckten Erzeugnisses (1) übertragen und dieses erste Verfahren am Beginn der Erwärmung angewendet wird und mit einem zweiten Verfahren die thermische Energie im durchlaufenden Teilbereich (2) des langgestreckten Erzeugnisses (1) selbst erzeugt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erwärmung des durchlaufenden Teilbereiches (2) des langgestreckten Erzeugnisses (1) durch die Erwärmungsstrecke (4), während eines ersten Teilabschnittes (5) der Erwärmungsstrecke (4), für die Temperaturveränderung am Erzeugnis(l) pro Zeiteinheit positive Werte gewählt werden und während eines zweiten Teilabschnittes (6) der Erwärmungsstrecke (4), für die Temperaturveränderungen am Erzeugnis pro Zeiteinheit Werte gewählt werden, welche in einem Bereich von positiv bis negativ liegen.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Erzeugnis (1) kontinuierlich durch die Erwärmungsstrecke (4) gezogen wird, wobei sich kontinuierlich ein Teilbereich (2) des Erzeugnisses in dieser Erwärmungsstrecke (4) befindet und dabei jeder Punkt des Teilbereiches (2) des langgestreckten Erzeugnisses (1) diese Erwärmungsstrecke (4) in einem bestimmten Zeitraum durchläuft und während eines ersten Abschnittes dieses Zeitraumes und über einen ersten Teilabschnitt (5) der Erwärmungsstrecke (4) beide Verfahren zur Erzeugung thermischer Energie gleichzeitig auf den Teilbereich (2) des langgestreckten Erzeugnisses (1) einwirken, welcher sich in diesem ersten Teilabschnitt (5) befindet und während eines zweiten, nachfolgenden Abschnittes dieses Zeitraumes und über einen zweiten Teilabschnitt (6) der Erwärmungsstrecke (1) nur noch eines der Erwärmungsverfahren auf den Teilbereich (2) einwirkt.

5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahren die thermische Energie in einem Wärmestrahler (8) erzeugt und berührungslos durch Wärmestrahlung auf einen Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses (1) übertragen wird.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahren die thermische Energie in einem Bad mit einem Wärmeträgermedium erzeugt und durch Wärmeleitung und/oder Konvektion auf einen Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses (1) übertragen wird.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahren die thermische Energie mittels einer Gasflamme erzeugt und über dem Mantel des Erzeugnisses auf einen Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses (1) übertragen wird.

8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahren die thermische Energie durch den Fluss von elektrischem Strom durch einen Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses (1) und durch den elektrischen Widerstand des Erzeugnisses (1) erzeugt wird.

9. Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahren der elektrische Strom von einer Stromquelle abgenommen und über zwei voneinander beabstandete Kontaktelemente in den Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses ein- und ausgeleitet wird.

10. Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahren der elektrische Strom durch Induktion erzeugt wird und durch den Teilbereich des langgestreckten Erzeugnisses fliesst und die thermische Energie durch den elektrischen Strom in diesem Teilbereich des Erzeugnisses selbst erzeugt wird.

11. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungslose Übertragung der thermischen Energie im Bereiche des kurzwelligen Infrarots erfolgt.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, zum Erwärmen von durchlaufenden Teilbereichen (2) eines langgestreckten Erzeugnisses (1) aus Metall, vorzugsweise Draht (1) oder Band, in einer Durchlauf-Erwärmungseinrichtung (3), mit einer Erwärmungsstrecke (4), mit Transportmitteln für den kontinuierlichen Transport des langgestreckten Erzeugnisses (1) durch die Einrichtung und einer Einrichtung zur Erzeugung von thermische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlauf-Erwärmungseinrichtung (3) eine erste Einrichtung (8) zum Erzeugen von thermischer Energie ausserhalb des Erzeugnisses (1) und zum Übertragen dieser thermischer Energie auf das Erzeugnis (1) und parallel dazu eine zweite Einrichtung (7) mit einer direkt am Erzeugnis bzw. Draht (1) wirkenden elektrischen Widerstandsheizung zur Erzeugung von thermischer Energie im Erzeugnis (1) selbst umfasst, wobei sich die elektrische Widerstandsheizung über die ganze Erwärmungsstrecke (4), welche einen ersten Teilabschnitt (5) und einen zweiten Teilabschnitt (6) umfasst, erstreckt und die erste Einrichtung (8) zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie nur über den ersten Teilabschnitt (5) der Erwärmungsstrecke (4) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung (8) zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie ein Wärmestrahler (22) ist, welcher thermische Energie im Bereiche des kurzwelligen Infrarots abstrahlt.

14. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung (8) zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie ein Erhitzungsbad mit einem Wärmeträgermedium ist.

15. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung (8) zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie ein Gasofen mit mindestens einer Gasflamme ist.

16. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung (8) zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie aus mindestens zwei Teileinrichtungen (12, 13) besteht, wobei jede der Teileinrichtungen (12, 13) für die Erwärmung des langgestreckten Erzeugnisses (1) über eine bestimmte Temperaturstufe bestimmt ist.

17. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Widerstandsheizung der zweiten Einrichtung (7) zwei voneinander beabstandete und mit dem Erzeugnis (1) in Verbindung stehende elektrische Kontaktelemente (9, 10) zur direkten Ein- und Ausleitung von Strom am durchlaufenden Teilstück (2) des Erzeugnisses (1) und eine Stromversorgung (11) umfasst.

18. Vorrichtung nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes elektrisches Kontaktelement (9) der Widerstandsheizung (7), in Laufrichtung des Drahtes (1) gesehen, vor der ersten Einrichtung (8) zum externen Erzeugen und Übertragen von thermischer Energie angeordnet ist und das zweite elektrische Kontaktelement (10) vom Ende der ersten Einrichtung (8) um die Länge des zweiten Teilabschnittes (6) der Erwärmungsstrecke (4) beabstandet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Widerstandsheizung der zweiten Einrichtung (7) eine elektrische Induktionseinrichtung (26) mit einer elektrischen Primärstromversorgung (27) umfasst und der durchlaufende Teilbereich (2) des Erzeugnisses (1) eine Sekundärleitung dieser Induktionseinrichtung bildet.

20. Vorrichtung nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der durchlaufende Teilbereich (2) des Erzeugnisses (1), welcher die Sekundärleitung bildet, eine Kurzschlussschleife (28) bildet und diese Kurzschlussschleife (28) über mindestens zwei Rollen geführt wird, wobei eine der Rollen als Kurzschlussrolle (29) ausgebildet ist.

21. Anwendung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 11 bei der thermischen Behandlung von langgestreckten Erzeugnissen (1) aus Metall, vorzugsweise Drähten und Bändern, wobei die Drähte oder Bänder kontinuierlich durch eine Einrichtung gefördert werden, welche nach diesem Verfahren betrieben wird.

22. Anwendung nach Patentanspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Glühen von Drähten in Drahtzieheinrichtungen verwendet wird.

23. Anwendung nach Patentanspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Glühen von Bändern in Einrichtungen zum Walzen von Bändern verwendet wird.

24. Verwendung der Vorrichtung gemäss einem der Patentansprüche 12 bis 20 bei der Herstellung von Drähten und Bändern in Zieh- oder Walzeinrichtungen.