DE1104915B - Verfahren und Vorrichtung zum Warmziehen haertbarer verguetbarer Staehle - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bekanntlich tritt beim Ziehen von Drähten od. dgl. aus Stahl bei jedem Zug eine gewisse Kaltverfestigung des Ziehgutes ein, welche der weiteren Verformung erschwerend im Wege steht. Es ist bekannt, diese Kaltverfestigungen durch Zwischenglühungen abzubauen. Weiter ist es bekannt, die Kaltverfestigung dadurch zu unterbinden, daß das Gut bei erhöhten Temperaturen gezogen wird. Im letzteren Fall wird von Warmziehen gesprochen.

Bei den bekannten Warmziehverfahren wird der Stahl, bevor er in den Ziehstein eintritt, durch ein Bad aus geschmolzenen Metallen oder Metallegierungen oder auch aus geschmolzenen Salzen, geleitet und auf diese Weise auf die erwünschte Temperatur erwärmt.

Es sind auch bereits Verfahren bekanntgeworden, bei denen die elektrische Widerstandserhitzung für das Warmziehen von Stahldrähten ausgenutzt wird.

Dieses letztgenannte, an sich einfache und saubere Erhitzungsverfahren bringt beim Warmziehen solcher Stähle, die im Temperaturbereich von 600 bis 850° C eine Umwandlung aufweisen, wie etwa Schnellarbeitsstähle, Werkzeugstähle, Baustähle od. dgl., erhebliche betriebliche Schwierigkeiten mit sich. Diese Schwierigkeiten rühren daher, daß beim Einbauen des Ziehgutes in die Ziehbank zunächst der Anfangsabschnitt des Gutes auf Warmformgebungstemperatur erwärmt werden muß und dann erst mit dem eigentlichen Ziehen begonnen werden kann. Die Erwärmungsverhältnisse im ruhenden Gut einerseits und im bewegten Gut andererseits sind aber derart verschieden, daß sich hierbei Überhitzungen über die Umwandlungstemperatur und damit Härteerscheinungen kaum vermeiden lassen. Hierin liegt auch der Grund dafür, daß die elektrische Widerstandserwärmung für das Warmziehen härtbarer Stähle bisher in der Praxis nicht angewandt wurde. Das erwähnte Härten führt dazu, daß das Ziehgut entweder bereits im Ziehstein reißt oder aber beim Aufwickeln auf der Haspel zu Bruch geht.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches diese Schwierigkeiten umgeht und ermöglicht, die elektrische Widerstandserwärmung von zu ziehenden Drähten auch dort einzusetzen, wo dies bisher aus den genannten Gründen nicht möglich war.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in folgenden drei Schritten ausgeführt:

1. Das zu ziehende Gut wird zunächst in bekannter Weise in eine Ziehbank eingebaut, vor oder hinter deren Ziehstein sich zwei in einem gewissen Abstand voneinander angeordnete Stromführungskontakte befinden, die jeweils einen Abschnitt des Ziehgutes mit Erwärmungsstrom versorgen. Bevor mit dem eigentlichen Ziehvorgang begonnen wird, wird zunächst durch den in der Heizstrecke befindlichen Gutabschnitt Verfahren und Vorrichtung

zum Warmziehen härtbarer

vergütbarer Stähle

Anmelder:

Deutsche Edelstahlwerke

Aktienges ells chaf t,
Krefeld, Oberschlesienstr. 16

Dr.-Ing. Karl Bungardt, Dipl.-Ing. Otto Mulders,

Krefeld,

und Hans Joachim Junker, Krefeld-Forstwald,
sind als Erfinder genannt worden

in ruhendem Zustand ein Strom solcher Stärke geleitet, daß dieser eine Temperatur wenig, vorzugsweise 20 bis 150° C, unterhalb des Aj-Punktes annimmt. Die hierzu erforderliche Stromstärke richtet sich naturgemäß nach dem Durchmesser des Ziehgutes sowie nach der Länge der Erwärmungsstrecke. Was die zuletzt genannte Größe anlangt, so ist diese für das erfindungsgemäße Verfahren an sich ohne Bedeutung. In der Praxis haben sich Erwärmungsstrecken von 1 bis 3 m bewährt. Zu kurze Strecken sind im Hinblick auf die anzuwendende Stromstärke, die in diesem Falle zu groß werden würde, unerwünscht; andererseits sind auch zu große Erwärmungsstrecken unpraktisch, da diese die Anlage zu sehr vergrößern und außerdem die Drahtführung erschweren. Diese Einzelheiten gehören jedoch nicht zum Gegenstand der Erfindung. Sie sind lediglich aus Gründen der Deutlichkeit an dieser Stelle erwähnt.

2. Ist die obengenannte Temperatur des in der Heizstrecke befindlichen Ziehgutabschnittes erreicht, so wird ohne oder mit nur kleiner Erhöhung der Stromstärke mit geringer Geschwindigkeit — etwa 0,5 bis 5 m/min — gezogen. Da die Temperatur des erwähnten Gutabschnittes die A₁-Temperatur nicht überschritten hat, eine Härtung also mit Sicherheit noch nicht eingetreten ist und auch beim Abkühlen nicht eintreten kann, besteht keine Gefahr, daß das Ziehgut reißt oder bricht. Die auf Endtemperatur erhitzte Zone des Ziehgutes wandert langsam in Richtung des Ziehsteines, und die neu in die Heizstrecke eintretenden Gutabschnitte werden durch den hindurchfließenden Strom erwärmt. Auf diese Weise bildet sich ein Temperatur-

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gefälle zwischen den beiden Einspeisepunkten des Erwärmungsstromes aus, das sich bereits nach kurzer Zeit auf einen konstanten Betrag einstellt. Die Höhe der erreichten Endtemperatur, d. h. also die Höhe der Temperatur unmittelbar am Ziehstein, hängt bei konstanter Stromstärke von der Geschwindigkeit ab, mit der das Ziehgut die Vorrichtung passiert. Sie wird naturgemäß in jedem Falle etwas unter derjenigen Temperatur liegen, die das Ziehgut beim Beheizen im stationären Zustand mit der gleichen Stromstärke erreicht. Die Ziehgeschwindigkeit in dieser Verfahrensstufe ist so zu wählen, daß die erreichte Endtemperatur wenigstens so hoch liegt, daß eine bei weiterem Ziehen störende Verfestigung des Werkstoffes während des Ziehvorganges nicht eintritt. Wie bereits erwähnt, liegt die Ziehgeschwindigkeit für die meisten Stahlqualitäten zwischen etwa 0,5 und 5 m/min. Selbstverständlich kann diese Angabe nur als Richtwert dienen, und es ist möglich, die Ziehgeschwindigkeit ie nach Erfordernis etwa zu erhöhen oder zu erniedrigen. Eine zu hohe Anfangsgeschwindigkeit ist nicht erwünscht, weil in diesem Falle die Guttemperatur am Ziehstein zu weit abfallen würde. Andererseits ist eine zu geringe Anfangsgeschwindigkeit aus wirtschaftlichen, insbesondere zeitlichen Gründen zu vermeiden.

3. Hat sich ein annähernd konstantes Temperaturgefälle über die Erwärmungsstrecke des Ziehgutes gebildet, so wird schließlich Ziehgeschwindigkeit und Stromstärke gesteigert, und zwar derart, daß auch bei betriebsüblichen Ziehgeschwindigkeiten von wenigstens 18 m/min die Endtemperatur den Aj-Punkt mit Sicherheit nicht überschreitet, andererseits aber auch nicht unter diejenige Temperatur sinkt, bei der eine den weiteren Zug störende Verfestigung des Stahles beim Ziehen eintritt. Hierbei wird vorteilhafterweise so vorgegangen, daß die Stromzufuhr zum Ziehgut in Abhängigkeit von der Ziehgeschwindigkeit gesteuert wird. Dies kann erfindungsgemäß geschehen, indem vor oder auch hinter dem Ziehstein ein Meßglied angeordnet wird, welches die Gutgeschwindigkeit mißt und einen in Abhängigkeit hiervon sich ändernden Regelimpuls erzeugt. Dieser Regelimpuls steuert seinerseits — gegebenenfalls nach entsprechender Verstärkung — die dem Ziehgut zugeführte Erwärmungs-Stromstärke. Als Meßglied kann etwa eine Rolle oder ein Rollenpaar verwendet werden, das durch das fortlaufende Gut in Umdrehung versetzt wird. Auf gleicher Achse mit dieser Rolle kann sodann ein an sich bekannter Generator vorhanden sein, der eine in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit sich ändernde elektrische Spannung erzeugt. Diese elektrische Spannung wird — gegebenenfalls nach entsprechender Verstärkung — dazu herangezogen, etwa über einen Servomotor die Stärke bzw. Spannung des von einem Transformator abgegebenen Heizstromes zu ändern.

Wesentlich für die störungsfreie Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Aj-Temperatur des zu ziehenden Stahles nicht überschritten wird. Es wird daher weiter vorgeschlagen, auch unmittelbar am Ziehstein selbst die Temperatur des Ziehgutes zu messen und die so gewonnene Meßgröße — etwa in Form einer elektrischen Thermospannung — dazu zu verwenden, die Heizstromstärke nach oben zu begrenzen.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie um den prinzipiellen Aufbau der für die Ausführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtung zu zeigen, wird auf die Abbildung verwiesen.

In dieser Abbildung ist bei 1 das zu ziehende Gut zu erkennen, das zunächst im stationären Zustand auf der Strecke 2 durch elektrische Widerstandserwärmung auf eine Temperatur kurz unterhalb des Aj-Punktes gebracht wird. Ist diese Temperatur erreicht, so wird das Gut mit geringer Geschwindigkeit, vorzugsweise etwa 0,5 bis 5 m/min, in Richtung des Pfeiles 3 durch den Ziehstein 4 bewegt. Hierbei wird die von der Sekundärspule 5 des Transformators 6 gelieferte Stromstärke konstant gehalten oder doch nur unwesentlich erhöht. Der auf Ziehtemperatur erwärmte Gutabschnitt wandert auf diese Weise langsam in Richtung des Pfeiles 3 durch den Ziehstein, und das nachfolgend in die Heizstrecke 2 eintretende Ziehgut wird durch den elektrischen Strom erwärmt. Je weiter jeder in die Heizstrecke 2 eingetretene Gutabschnitt in Richtung des Pfeiles 3 auf den Ziehstein zuwandert, um so höher wird seine Temperatur. Die Ziehgeschwindigkeit wird hierbei in der oben angegebenen Weise eingestellt, so daß sich in verhältnismäßig kurzer Zeit ein annähernd konstantes Temperaturgefälle innerhalb der Heizstrecke 2 ausbildet, derart, daß das Gut beim Eintritt in den Ziehstein Ziehtemperatur aufweist und beim Eintritt in die Heizstrecke Zimmertemperatur hat.

Ist dieser Zustand erreicht, so wird, die Durchlaufgeschwindigkeit des Gutes und damit die Ziehgeschwindigkeit erhöht und gleichzeitig hiermit die von der Sekundärspule 5 abgegebene Stromstärke.

Bei 7 und 8 ist als Beispiel für die erwähnte Regeleinrichtung ein Rollenpaar zu erkennen, durch welches das Ziehgut 1 hindurchläuft und das von dem durchlaufenden Gut angetrieben wird. Auf gleicher Achse mit der Rolle 7 sitzt ein (in der Abbildung nicht dargestellter Generator, der in bekannter Weise eine elektrische Spannung liefert, die mit steigender Umdrehungsgeschwindigkeit ansteigt. Diese Spannung wird über die in der Abbildung bei 9 angedeutete Leitung auf den Regler 10 gegeben, der seinerseits — erforderlichenfalls nach entsprechender elektronischer Verstärkung ■—· beispielsweise mittels eines Servomotors oder einer ähnlichen, an sich für derartige Regelaufgaben bekannten Vorrichtung der Primärspule 11 des Transformators 6 eine mehr oder weniger gedrosselte Spannung zuführt.

Die Regelvorrichtung 10 ist in bekannter und dem Fachmann geläufiger Weise so aufgebaut, daß die Spannung, welche der Primärspule 11 des Transformators 6 zugeführt wird, einen bestimmten Mindestbetrag, der zudem noch einstellbar sein kann, nicht unterschreitet. Für den Fall, daß das Ziehgut etwa nach Passieren des Ziehsteines 4 einmal reißen sollte und auf diese Weise die Ziehgeschwindigkeit auf Null absinkt, ist die Stromstärke auf der Heizstrecke 2 doch groß genug, um das nun ruhende Ziehgut auf eine Temperatur kurz unterhalb des A^Punktes zu erwärmen. In keinem Fall kann auf diese Weise der Aj-Punkt überschritten werden oder das noch nicht gezogene Gut unbeabsichtigt auf Raumtemperatur abkühlen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Warmziehen von Drähten od. dgl. aus härtbaren und vergütbaren Stählen bei Temperaturen unterhalb des A₁-Punktes unter Anwendung der kontinuierlichen direkten elektrischen Widerstandserwärmung des durch eine Heizstrecke laufenden Gutes, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einbau des Ziehgutes (1) in die Ziehbank zunächst durch den im ruhenden Zustand in der

Heizstrecke (Z) befindlichen Gutabschnitt ein Strom solcher Stärke geleitet wird, daß der Gutabschnitt eine Temperatur wenig, vorzugsweise 20 bis 150° C, unterhalb des Aj-Punktes annimmt, sodann bei gleichbleibender oder nur geringfügig veränderter Stromstärke mit geringer Ziehgeschwindigkeit, vorzugsweise von 0,5 bis 5 m/min bis zur Einstellung eines annähernd konstanten Temperaturgefälles über die Erwärmungsstrecke des Ziehgutes gezogen und schließlich Ziehgeschwindigkeit und Stromstärke gesteigert werden, derart, daß auch bei betriebsüblichen Ziehgeschwindigkeiten von wenigstens 18 m/min die Endtemperatur des Ziehgutes unterhalb des Aj-Punktes bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr zum Ziehgut (1) in Abhängigkeit von der Ziehgeschwindigkeit so gesteuert wird, daß eine eingestellte, wenig unterhalb des Aj-Punktes des Stahls liegende Maximaltemperatur nicht überschritten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr zum Ziehgut (1) in Abhängigkeit von der Temperatur am Ziehstein

(4) so gesteuert wird, daß eine eingestellte, wenig unterhalb des A_x-Punktes des Stahles liegende Maximaltemperatur nicht überschritten wird.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein die Gutgeschwindigkeit vor oder hinter dem Ziehstein (4) messendes Glied (7, 8) das in Abhängigkeit von der Gutgeschwindigkeit einen die Erwärmungsstromstärke steuernden Regelimpuls erzeugt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Rolle oder ein Rollenpaar (7, 8) vor oder hinter dem Ziehstein (4), das durch den fortlaufenden Draht (1) in Umdrehung versetzt wird, sowie einen auf gleicher Achse mit der Rolle sitzenden Generator, der eine in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Achse sich ändernde elektrische Spannung erzeugt, die als Regelspannung über einen Servomotor die Stromzufuhr an der Heizstrecke steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Regeleinrichtung, die die Primärspannung des den Erwärmungsstrom liefernden Speisetransformators (5, 6) in Abhängigkeit von der Generatorspannung ändert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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