DE1783160A1 - Vergueteter walzstahldraht - Google Patents

Description

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??. M^i 1972

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-<0RGAN CONSTRUCTION COMPANY. Worcester. Mass./USA 1783160

Vergüteter Walzstahldraht

nie Erfindung betrifft einen vergüteten Walzstahldraht, hergestellt unter Anwendung der Stufcnkühlung unmittelbar aus der Walzhitze des letzten Fertigwalzgerüstes heraus aus einen oberhalb der Umwandlungstemperatur kontinuierlich gewalzten Knüppel, der nach der Abkühlung iber seine gesamte Länge eine gleichmäßige Kornstruktur ohne größere Anteile lamellaren Porlits und ohne Martensitanteile aufweist und kaltverform-bzw. kaltziehbnr ist.

Stahldraht in Sinne dieser Anmeldung kann vorzugsweise ein Rundstahl von etwa S - 12 nn Stürze sein. Draht dieser Art wird im Allgemeinen, nachdem er zusätzlich besonderen v'ergütungsprozessen unterworfen wurde, in anschließenden Kaltverarbeitungsprozessen gezogen, zu Schrauben, Nägeln oder dergleichen geformt bzw, ohne weitere Verformung z.B. bei Stahlbetonarbeiten als bewehrung verwendet."

Der Draht wird durch Auswalzen von vorher auf etwa 1000⁰C erhitzten Stahlkn'ippeln quadratischen Querschnitts hergestellt. Die Knüppel treten mit einer Hrschwi ndi^ke i t von O₁OD - O₁₁15 n/sec, in die Walzstraße ein, gewinnen kontinuierlich an Heschwindigkeit und verlassen das letzte Fcrtiggpriist der ^trare ^!nit einer Heschwindigkeit von etwa 35 - 5"¹ n/sec. ^!V.^::hrend Jar, Üurcligangs durch die ''.'alzenstraßc verliert der Stahl zwar an 'iürne JurcJi deren Abgabe an die Walzen und die Führungselemente, bin or lie Fertigstraße erreicht, wo der Verlust an Wurme geringer ist al'; dor ''rirnegewinn, den die Verformung mit sic!i bringt. ')ie Temperatur des Drahtes beim Austritt aus der Straße schwankt

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um atwa 50° C bei in übrigen gleichbleibenden Bedingungen· 1/ährend des Walzens verlieren die Enden des Knüppele schneller an Wärme als der mittlere Teil· Man hat erfolg*· reiche Anstrengungen gedacht» diesen Umstand dadurch su beseitigen, dad die Enden des in die Walsenstrafte einsubringenden Knüppels heißer gehalten wurden_t als der mittlere Teil· Andere Ursachen, die ebenfalls solche TEmperaturunterschiede hervorrufen, konnten bisher nicht beseitigt werden. Es besteht auch wenig Aussicht, au einer völlig gleichmäßigen Temperaturverteilung zu gelangen» trenn man berücksichtigt, daß der Werkstoff sich mit einer auf 130 - 110 km/h steigernden Geschwindigkeit durch die Strafte auf das letxte Gerüst hin bewegt.

Der die Strafte vorlassende Draht wird gewöhnlich sunlchst durch Hasser, das in die Führungarohtvjiingefünrt ist, gekühlt und dann su ringförmigen Bunden von gegenwärtig etwa 1,2 α β gehaspelt. Die Stärke des Bund·· hingt von dem Gewicht des in die Strafte eingeführten Knüppels ab und >**■-wegt sich bein heutigen Stand der Entwicklung «wischen etwa 0,4 und 1,0 m und mehr. Die Drahtbund!·^ Kühlen ansohlieflcnd auf einem Transportband mit horizontaler Transportebene auf eine Temperatur von etwa 650° C herunter. Bei dieser Temperatur ist der Stahl in Bund hart genug geworden, um das Obergeben des Bundes an einen Ilakentransport su erlauben, ohne daß die einseinen Drahtwindungen noch eine plastische Verformung erfahren. Anschließend kühlen die an dem Hakentransport hängenden Bunde noch etwa 20 bis 30 Minuten, wobei die /luderen Drahtrinne des Bundes schneller kalt werden als die inneren, die noch vürin'iltnism&ßig lange Zeit helft bleiben.

Wenn der Draht in der anfangs geschilderten Weise in den Bunden abkühlt, ergeben sich einige seine Qualität wesent-

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lieh beeintrMchtiflende ilachteile· Die Drahtwindungen im Inneren des Bundes weisen wegen de3 langsamen Kühlvorgangs im wesentlichen eine laneHare Perlitetruktur auf, während die äußeren Ringe» die schneller kühlen, im allgemeinen eine feinere Mikrostruktur mit besseren Dehnunge- und 2u£"fcstiRkeitswerton aufweisen, die den gewünschten Werten für ein wirtschaftliches Drahtziehen näher konmen· Es kommt aber auch vor, daß die beispielsweise einem plötzlichen Regen oder anderen unerwarteten Kühlbedingungen aufgesetzten äußeren Ringe so schnell abkühlen, daß Bainit oder '!artennit entsteht, das diesen Teil der Bunde für dae Drahtziehen völlig unbrauchbar macht. Ferner entwickelt sich auf den inneren Ringen des Bundes ein« dicke und auf den äußeren eine dünnere Schicht von Zunder, der verhältnismäßig säurewiderstand3fähig ist. Dies verursacht neben den damit direkt verbundenen Metallverlust jbuüätzliche Entzunderungsko3ten und eine starke Beschädigung der Drahtoberflache al3 Foltje zunächst der Oxydation wahrend des Kühlens und dann durch den Säureeinfluft bei der Sntzunderung. Oberflächenzerstörungen dieser Art wirken sich bei der anschließenden Kaltverformung des Drahtes häufig sehr nachteilig aus.

In άχτι Drahtwindungen, die besondere langsam abkühlen, wachsen die Auat^nitkörnun^en besonders stark und verbleiben iv ^t.ihl^efü^e, da sie auch durch eine sn-'ltere Hit;:. !OeharKÜun^ niclit bes^iti ^rt \rerdc»n können. Solche
X"r-iunz'5abschnitte larsscn jich in auf die beschriebene 'ieis'-i gekühlten üinr^n nie·»+ v.ai'iieiflan.

Vieil die Γι *e ns cha ft en, insbesondere von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt über die Drahtlitze, die aus einem Knüppel r.r-"alzt worden i*:t₉ wegen der unterschiedlichen

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Kühlungabedingungen partiell ao verechieden sind, haben ti ich die Fachleute dor Stahlindustrie von Anfang an mit dun Probion beschäftigen :nii»3tsn, diesen Draht für dio nachfolgende Bearbeitung, insbesondere din Kaltbearbeitung wieder verwendbar au »achen. tla ist ihnen dabei bis haute inner noch weitgehend unbekannt ßeblieben, welche physikalischen Eigenschaften und welche Hikrostruktur Stahl bei Temperaturen zwischen 1100° und 1150° C aufweist. Da der ;iit etwa 1000° C in die Straße eintretende Knüppel noch relativ weich, wenn auch nicht flüssig ist, und der in i;ira enthaltene Kohlenstoff sich noch im gelösten Zustand befindet und deshalb auch in dieser Phase der Herstellung des Drahtes noch keine verlaßlichen Aussagen möglich waren, befaßte raan «ich durchweg »it Maßnahmen, die unterhalb dieser Teaperaturgrense lagen und erkannte dabei, daÄ die Makrostruktur und die physikalischen Eigenschaften des entstehenden Drahtea entscheidend von der Art und Weise der Abkühlung des Drahtes während de3 Ve*— fonaungaVorgangs und insbesondere nach dessen Beendigung bestimmt werden·

Die Fachleute konnten dabei iia Laufe der Entwicklung von folgenden, inzwischen wissenschaftlich als gesichert anzusehenden, die Stahlbehandlung in allgemeinen betreffenden KxOcenntninsen ausgehent

Gewöhnlicher Kohlenstoffstahl ob<sr«utektoi die eher Zusaamensetzung wird durch Erhitzung auf di« sogenannte "austenit is die Temperatur** in Austenit umgewandelt. In diese» Prozess werden die aufgrund der vorangegangenen thermischen Geschichte dieses Stahls in ihren charakteristischen nikrostrukturellen Krscheinungsfomen als freies Ferrit, Perlit, Bainit und Martensit vorhandenen Ferrit- und Zementitbe-

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standteile umgewandelt. Pie Austenit-For-saticr entwickelt sich aus ein-ir Kornbildun·,?. und anschlieft«»r.d-m VJachser. <* :r ten Austenitkörner. Dia Umwandlung findet unt^ar 2r Kohlenstof fator.e innerhalb atoinar»r Distanzen nach Art oinor Diffusion statt-. Die Karr-·* aur «i^nen di-? n-?uen austor.it ischran Körner wichsen, erschoir.an zun-ichrt an den Korripirenzen zwischen ferrit und Zair.intit, xirA di; nrC5:"or.ordnunr; von Wachstums^Gschwindi^.keit und Abn2ssun?en» die*die Austeni-tkörner erreichen, h'ln.r.t von oar H*Jhe ur ^ der Zeitdauer der erreichten Temperatur ab. Die Austoaitk^rner schieben sich v»'!hrend ihres Wachstuns ineinander und durchlaufen eine bestimmte ^phase während derer der Kohlenstoff im Eisen vollständig gelöst ist. Pie vollot'indipe Umwandlung unfnPt damit drei Stadien: Kr st ens, <iio Bildung, "^n Austenitkernon und deran I7achsturs unter Aufnahme der Zementitü und Ferrite und zweitens die Auflösung des Zementits "cowie schließlich den Ausgleich der austenitischen Zusammensetzung «lurch die gesamten naupsbildeten Kristalle hindurch, Ein kennzeichnendes praktisches Merkmal ist dabei die Größenordnung, dis die austenitische Körnung erreicht, die, wie darp.eleirt, klein bleibt, wenn die austenitische Temperatur so niedrig wie möglich und die Zeitspanne für diese Temperatur so kurz wie möglich gehalten werden. Die relative Grö.^e der austenitischen Körner, die bei Temperaturen oberhalb der austenitbildenden Temperatur vorhanden ist, kann beeinflußt und geändert werden, wenn man den Stahl bei dienen Temperaturen plastisch vorformt. Durch hinreichende Verformung werden die Körnungen dann zwar verkleinert, beginnen aber unmittelbar danach ι und zv?ar jeder Körnun^shruchteil für sich, crnout zu rekristallisieren. Zumichet als eine Ansammlung von -lu'terst kleinen Körnchen und anschließend als ein Zusammenwachsen zu größeren Körnungen. Die Grö^e, die diese neuen Körner erreichen, hSnp.t ebenfalls von der Zeit und der Temperatur ab*.

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Vi¹- 'ΐ r*.an .'"-en so "nt >t ir/iene:; ^ctn^!-l mir U'u/: . \lvn "~ te τ· ^tV tur Mor.ibi d.mn '/and^lt <n.ch so !.nc aur.te'ilti tr^c¹^ Struktur und in dt»r ''lrifrvnn-if.iiiir '!τ ''(Vro^r· tru' ·■ tür »rnchisiren

**.^:!rtv>rnit₍ B-i.vr.'t vnici Jfirni V-ifiat?onor. <^Λ "cr¹ ίι'',-.-t: dab-ii vom Vorlauf ui;c! der Tntnnnit^!lt i'.<r»r AbVlhlun-·· "'^?^r«?nr1 der ilun·-' uiu! ferner von -mcl'Tvn ^aktrror! al· _t die sp"?t*»r

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inchc Anuenchin» fanden diflop Erkenntn.lan? hai der Uaehbiihandlunj·· dor in der bereits beschriobnnnn '.'ßine her-

und ;»ekUhlt<»n Hunde ninfln für di« Wcitfjrverarzunächst unbrauchbaren Hratitoa. Bei di3ser nachtr-1s»lichen Hehandlunp, dem ^oronannten "Patentiarvroze'ü'z"_t v.'ird dor l^raht auf aO0° bin 900° C aufp<»hni'/.t und dann in einem entsprechenden Luftstrom ;»«Hthlt, den mn p.sven den Draht bl.fst oder der durch din Prahttonporatur «ielbnt h«r-

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vorgerufen v;ird. I'ine andere Methode der nachtKtnlichen Kühlung bestellt darin, den ebenfalls . ieder aufgeheizten '. raht in besonderen Sehne lzb«!dern zu kühlen, Während des Patentierprozes3es bewent sich der Draht langem mit einei· Hen chui ndi frke i t von etwa 0,15 bis 0,2ίί ii/nec. IJg ist deohall· mü^lich, s<-»ine Temperatur p.enau zu kontrollieren, inobesondero innerhalb der» Ofens, in dom die \ *i ede rauf heizung stattfindet und an den Punkt, an den der Draht den Ofen verl/ißt. In allgemeinen p.elinpt ea, die Temperatur d«s Drahtoa '»leicli^'nif. nit Abweichungen von - 15° C zu halten· Man erreicht dieses z.H. durch Auf Ionen des wieder* enthaspelten Drahtes in βchuppeηfOr mi ρ aufeinanderllegenden Schlingen auf einen Förderer, der den Draht mit einer sehr ncringen Oeochwindinkeit durch den Ofen transportierte, wobei die Transportp.eechwindickeit und die Ofentemperatur sorjifciltin aufeinander abgestimmt werden mußten. Anschließend wurde der Draht schnell abgekühlt, zum Beispiel durch das Eintauchen in V'asser. Diese Behandlungsmethode viird sehr eingehend in der australischen Patentschrift 127 856 und in der französischen Patentschrift 1 299 205 beschrieben.

Us wurde auch in einem erst in Jahre 1961 veröffentlichten Aufsatz "Continuous Conveyorized Loo? Procensinn in a new concept in Kod and 1,'ire Handlung" in "Wire & Wire Products" (Oktober 1961) anpedeutet, daß es eine Höglichkeit geben müsse, mit dieser Methode einen patentierten Draht zu erhalten, ohne daß der Verfasser dabei anzugeben vermochte, auf welche '..'eise dies im einzelnen erreicht werden sollte. Erkennbar ist lediglich, daß auch dieses Patentieren mit den in der zweiten Ctufe notwendigen lannsamen Geschwind!nkeiten vox» sich nehen soll (der Verfasser spricht von etwa 5 Fuß pro Hinute).

Diese in Lauf« der Jahre unter Verwendunc eines auileror-

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dentlichen Aufwandes an Kontroll- und Steuereinrichtungen zu hoher Vollkommenheit entwickelten Einrichtungen und Verfahren zur Behandlung des Drahtes in der zweiten Stufe sind, wie eich auB dem Vorstehenden ergibt, nicht peeipnet, d*tn Draht etatt ihn vorher aufzuheieen direkt au» der Walshitze herauK zu behandeln, weil die langeemen Arbeit6peechwindip.keiten dieser Einrichtungen eowie die schon erwihnten Teraperaturechwankunp.en des aue der Strafte austretenden Drahtes eine solche Anwendung un«rtf?lich machen» Dieee Unmöglichkeit ertribt sich schon aue der Tatsache, OhP. die Produktion eines einzigen Strandes einer modernen Draht straße etwa vierzip nach geordnete Str'inpe der oben penchilderten VerfrütunR8anlap,en der zweiten Stufe erfordert·

Der mit den beschriebenen I'achbehandlunßcverfahren verbundene hohe Aufwand veranlagte die Fachleute nach anderen wirtschaftlicheren Wepen zur Erzielung eines brauchbaren Stahldrahtes zu suchen, wobei sich die ßrundsatzliche Lösung in dem Wunsch-Vorechlap. anbot, den Draht, so wie er die Drahtstraße vorläßt, aue oeiner Walzhitze Remäfc den schon «»rl<luterton allfleiaeinen Erkenntnioaen der Stahlv«rf»fitunp zu behandeln und dadurch ohne jede besondere Zwiochenetufe ßinen Draht mit den jeweils gewünschten physikalischen Eigenschaften η'Λ('liehet lmntogener Verteilung übor den Oucrsciir.itt des Drahtes und Ober dessen jroeamto I.i1n}*e zu erhalten. Diennr Wunsch ist beinahe so alt wie die Walzv/erkntechnik

Mindestens soit der Jahrhundertwende wurde das Trobleüi einnähend behandelt und din verschiedensten Lftsuntfnvornchl/Ip:« penacltt. In den ^fclpenr1en Jahren nt ie jj dann die Zahl der vorNf font lichten Vorsclilr't^e von Jahrzi?lint zu Jahrzehnt ar.. Heben iiahlroichon Vorschlfipen, den aue der WalzenstraP-e

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ⁿr-nhi während Hm I!*«?r>e.lnn bereitr, in ein Wasserbad einzubringen (Prutnche T¹At ent schrift 595 172) auf die hler nicht n*h<*r ^inrrepanren zu werden braucht, wird In der !^-Patentschrift *»SU «10 und in den ^eut?«chan Patentschriften **>* 3 1ST, B 50 9?7 und 57 3 790 in ve rs chi ede nar« tirster* ^T'e?r-e vorder,chloren, den entstehenden Bund im Haspel nit cT<sppr'!hte*n '.la^p&v in P^.rührunt* zu bringen und ihn ro

nie Methoden führten, v/ic die Praxin der letzten or*-;fe«i, zu keinen hefriodituenden Ergebnis, weil m'ch mit ihnen Voine fleicht«'¹ Ήρ« Kflhlunr des Prnhtes Ober d»r,r!f»n nesa^t.p. hl'.nye infolp¹«¹ der. Aufeinanderliaceng der ] inren und Veine Steuorunr der A^Vnhliin^ in den f'\v ein ho^timnte*» Ergebnis notwenir^en ~ '· 7.0 η erzielen lief.. Auclder in rier '.JF-Pa tentschrift 1 Π77 *?A0 nleder^ele^tr Vorschlar, den Hund Reinfif Tntrtehenn von innen her mi* \!&ϊ\βρ.τ^> zu bc un die «m schlechtesten «bkühlenden Bereiche zu erfasnen* brachte kein beB^crrin r.rr.e.hni°> \md s«tzt« sich in der Praxis nicht durch, Tn der UF-»_atentfichrift 1 ^ntil* 1^3S und ir. dor später erschienenen US-Patentnchriften ? 7Rfi 169, 2 994 3?q _xind 3 011 9?ß wird der Redanke <?ntv;ickelt, den aur. d<>r Strafe austretenden heizen Prnht vor dem Tinlauf M

in dm Haspel innerhalb de3 '.-fÄnser^ekühlten r.chnell und intensiv flbzuki!hlen mit dem 7iel_t das te Ürpabnin zu erreichen. Besonderen Erfoli» versprach man rieh dabei von den in der ^enannten t'S-Pcitentnchri ft 2 994 1?p entwickelten nednnkenrr?lnqen_t die auch zu prakti»;chen Verbuchen führten, wie z.H. aur. dem Aufsatz "Stahl und risen" Nr. 7^Q (inpn) feiten IKOl und -Ή02 hervorgeht. Auch f!le<i»»n Vorfahrtin Van '!her die in dem genannten Aufsatz r«onc>\ilderte Vernuchr.anordnunn nicht hinaus, obgleich die T'r'»ebn!nr.p ;'.un*1chr.t vielversprechend aunnahen. Der Hrund dn^flr ist in err.ter Linie darin zu suchen, da* trotz des außerordentlichen Aufwanden an komplizierten «!teuerunctn-

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einrichtungen» die erheblichen Temperaturschwankungen des «us der StraPe Austretenden Drahtes über seine länge nicht restlos beherrscht werden konnten und deshalb insbesondere bei zu tiefen Temperaturen partielle Martensitbildungen im ßefüge auftraten» und weil dan Haspeln ds* bereits abgekühlten Drahtes ein Herausbrechen des Zunders an den Drahtaußenseiten sur Folpre hatte. Diese Schwierigkeiten würden bei den heute bereits erreichten erheblich höheren Aue-P tritts^eschwindiijkeiten des Drahtes noch f*rft$er sein als im Jahre 1951, als dieser Versuch gefahren wurde. ·

Neben einem weiteren Vorschlag nach der US-Patentschrift 2 023 736, den Bund in ein isesch»ol«enee Salzbad xu haspeln, wurde z.B. in der veröffentlichten Deutschen Patentanmeldung V 15*63 und weiter in der Deutschen Patentanmeldung W 17 775 der Vorschlag gedacht, den Draht unmittelbar nach seine» Austritt au» der Straße, statt in wassergekühlten Bohren durch strftiaende Luft abschreckend zu kühlen· Dieser Vorschlag, der keine praktischen Hinweise in Bezug auf die technischen Mittel au seiner Durchführung enthielt, UeE sich allein deshalb nicht verwirklichen, weil das Heran-" bringen entsprechender Luftmengen an den mit Geschwindigkeiten von über 100 km/h austretenden Draht technisch nicht zu verwirklichen war. Es wurden dann spater z.B. in der US-Patentschrift 2 516 2«*8, der US-Patentschrift 2 873 820 und in den Deutschen Patentschriften 955 8 55 und den Deutschen Auslegeschriften 1 115"RB2 und 1 156 372 die Gedanken der Luftbeaufechlap.unn aufgegriffen, und zwar in der Form, daß die Luft entweder während des Entstehens de» Bundes in den Haspel eingeblasen oder die bereits fertigen Bunde während ihres Weitertransportes mit Luft beaufschlagt werden sollten. Diese Vorschläge fanden bei einigen Hinrichtungen praktische Anwendung und brachten auch Erfolge insoweit mit sich, als der Draht besser air.

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bisher abgekühlt wurde. Eine homogene Abkühlung des Drahtes *^?!ber dessen gesamte Länge und eine Steuerung «3er Abkiihli»eKchwiri<3ip!;keit in kontrollierter Form lief sich auch mit *3iöe<?n Hethoden allein deshalb nicht erreichen, weil die Oberfläche dee Drahtes nicht allseitig beaufschlagt werden konnte» und v/eil der ^T?3rraeabfluft durch die aufeinander lie elenden Windungen des Drahtes und das Aufliefen der Bunde nicht kontrollierbar war,

t)as Beaufschlagen der, in Walzhitze aus einer Stra8* austretenden Stahle mit Luft zum Zwecke der Abkühlung und der Erzielung eine*! gleichra'^ifsn Cefflges ließ sich lediglich dort «it einigem Erfolg anwenden, wo die StahloberFliiohf. im Verhält nie zur Stahlmenpe entsprechend p,roß un<2 die /,ustrittßqonohwindiRkeit verhJtetnism^Mp. niedrig war, d.h. bei der Behandlung von H-andetahl, Biochen und "Profilen, Solche Vorschiffes finden sich u.a. in den Deutschem; Patentschriften 390 804, 97U «U? und 93S 635.

Die ürfindtinw hat dera fre??enüber einen wirtechaftlich fianpbaren Her», ζην kontinuierlichen Herstellung eines ilber seine gesamte L&nge und seinen- Ouerschnitt homopen ver- ™

pfiteten Ütahldrahteg unmittelbar aus r^r Ualahitae heraus gefunden. Sie gßht dabei von ITrkenritniRKen aus, die bekannt waren» aber deren Anwendbarkeit für die des in Rede stehenden Problems nicht erkannt wurde. 13s handelt sich un dan Wissen Über den erheblichen Einfluß der ursprünglichen Kornnr^?>fe auf dim UnwandlunnnproaesR, insbesondere den der ursprünglichen austenitischen Körnung Kloinere, ursprünglich austen.ltifiche Kftrnunrer., bcffünstinen zwar das Ausfallen von freiem Ferrit an Kompri ¹Kn, bewirken abor einer, ^rüheren Beninn der Um-' war.dlur.p. bei höherer Tcnneratur-fiovnt» penßbennr Kühlunrs-

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intensität und beschleunigen den Abschluß der Umwandlung« ferner verringern kleinere ursprüngliche austenitische Körnungen die Unterschiede in der Zugfestigkeit Im Vergleich mit Stahl der entsprechend größere ursprüngliche austenitische Körnungen enthält, wenn die Umwandlung ira Bereich von etwa 5M0 bis 593° C stattfindet. Des weiteren verbessern sie die ÖberflSchenhSrtbarkeit, machen den Stahl - zither» verringern, die inneren Spannungen, die Hef(!Reverwerfungen und die Neigung zur flißbildun** beim Kühlen oder Abschrecken des Stahls.

soll deshalb die Stufenkühlung des Drahtes unmittelbar aua der Walzhitze"heraus an einer Vorrichtung angewendet werden» bei.der der Draht nach Durchgang durch eine KÜhlrohranordnun^ in die Form von mit Abstand auseinandorgezoRener Spiralen gebracht und diese auf eine F-^r~ derßinrichtung gelegt werden, und zwar.so, daß dem tiraht in einer ersten KüMatufe auf seinem We^e zwischen dem letzten CerÜRt und der FÖrderelnrichtunp, innerhalb der Kühlrohranordnunr? durch Konvektion und außerhalb diener durch. Abstrahlunn an die Ump,ebunn;sluft soviel Hitze ent-Zonen wird, da^ seine Temperatur zur Erhaltung dor durch das voran^ofanneno Walzen erziGU^ten feinen Kornstruktur stt'indin leicht über der tJmwandlungetemppratur liejyt, und daf?' in einer zweiten Kühlstufe die anschließende Absenkunji der Drahttemperatur auf und unter die Umwand3uncs- ■ temperatur während- dee Transporten de.v Spiralen auf der rftrdereinrichtAinp, mit einer wählbaren Cenchwindirfkeit er» foliot, die durch Beaufschlagung dor Tirahtoborflc'che mit KfJhlroittelstrftnien voreinstellbarer Menpe, Tenperattir und

bestimmt wird.

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Zweckmäßig wird in der ersten Kühlstufe von einer WaIzausgangstemperatur von etwa 1025° C auf eine Temperatur zwischen 650° bis 810° C gekühlt. Die Kühlung in der ersten Kühlstufe kann in Form einer Abschreckung bis auf die leicht oberhalb der Umwandlungstemperatur liegende Temperatur erfolgen. Der Strom des Kühlmittels in der zweiten Kühlstufe sollte etwa senkrecht zur Ebene der Drahtspiralen verlaufen.

Durch daö auf diese Weise stark gebremste Wachstum der ursprünglichen austenitischen Körnung und den damit erreichten Beginn der Umwandlung bei noch entsprechend kleiner Korngröße, v?eist das fertige Produkt die erahnten besonderen Digenechaften auf« Die Möglichkeit des schnellen Durchfahrens der Umwandl«int»stemperatur durch Beaufschlagung der Drahtoberflflcha mit,KÜhlmittelstTftnen, insbesondere mit «»eblasener Luft, erlaubt en dabei, das an sich für die kleine austenitische Körnung typische und durch diese b- _tT"r;Stipte Ausfüllen von freiem Ferrit an den Austenitkorn^ranzen in zulässigen Grenzen zu halten und gleichzeitig die !ildung größerer Ferritanteile au vermeiden. ™

Mit dem erfindunqsf.em'iften Verfahren l.iißt sich demnach beispielsweise ein Stahldraht mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,i» bis etwa 0,9 Gewichtsprozent herstellen, dessen. Mikroatruktur über die gesamte ursprüngliche VIaIzl>1nr,e im'wesentlichen r;leichmrlßif» ist und überwiegend aus prleichf^mig verteilten, feinen Perlitkörnern mit geringen ·Ferriteinschlüssen an der Korn^renze besteht und frei von Bainit ist, wobei diese Mikrostruktur das direkte ^roduVt dor allotroytfschon Umwandlunf» der ursprünfrlichen aus den Walzprozess horvorjiej»anHPnen, nicht wesentlich ge-

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wachsenen austenitischan K^rnunf darstellt und nahezm keine Spuren von kristnll.inem '?achBtum aus einer weiteren Erhitzungsbehandlung

Die die Drahtoberflache eines solchen Hrahter» bedeckende Zunderschicht ist '!ber die genante ursprüngliche WaIalitnp,ejgleichmiSBip' haarrissig und m?lrbe, vielst in dam Wüstitbereich nur Spvire-n von Eisen und Magnetit auf und der Gewichtsanteil in der ursprünglichen aus άαη Walasproaess hervorgegangenen St'Jrke betril{*t weniger als 1 % des Drahtgewichtes, Her Draht 5st dabei ohne weitere Ver-Rütungsbehandlung (!ber «eine gesamte ursprüngliche '-JaIzlfinge ziehfvihiß mit einem Zugfest iv}:e it sstreuberei ch von v;eniger als 7'00'kR/cra* und " v/ei st im Mittel eine AST-'-^yerschnittsabnahmeschvankung von i/eni^er als - 10 % auf« Der ursprüngliche Zundfjrgeviichtsanteil beträgt im allgemeine* weniger als 0,6 %. ■

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Die Erfindung wird Anhand der in den Seichnungen dargestellten AusführungsbeiBpiele und VersuchBergebniBSe näher erläutert, Sie zeigt in

Fig. 1 ist ein Zeit-femperatur-Transformationsdiagramra für 0,50 % Kohlenstoffstahl. ,

Fig. 2 ist ein Seitenaufriß» der eine Vorrichtung für

die Durchführung der Methode der Erfindung dar- (|

stellt.

Fig. 3 ist ein Grundriß der Fig. 2 in der Ebene 3 - 3 der Fig. 2.

Fig. H ist ein vergrößerter Schnitt in der Ebene 4 - H der Fig. 2.

Fig. S ist ein vergrößerter Schnitt in der Ebene 5-5 der Fig. 2.

Fig. 6 ist ein weiterer vergrößerter Schnitt in der

Ebene 6 - 6 der Fig. 5. "

Fig. 7 zeigt eine modifizierte Form des transversalen Luftdurdiganties» die ohne Ilaübe über der Transportvorrichtung verwendet werden kann.

Fig. 0 zeigt einen weiteren modifizierten Luftdurchgang.

Fig. 9 illustriert in schematischer Weise da3 zur Herstellung von kühlungspesteuertara Draht entsprechend dieser Erfindung verwendete Verfahren.

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Fig. 10 stellen vergleichende Mikro-Fotografien von Quer- und 11 schnitten von Stahldrähten der gleichen Stahlqualität dar und zeigen die Mikro-Struktur und den Zunder eines kühlungsgesteuerten Drahtes im Vergleich zur Struktur eines lediglich gewalzten, normal abgekühlten Drahtes» in Bundform und die Struktur von luftpatentierte» Draht in fertigem Zustand zum Drahtziehen.

Fig. 12 zeigt Mikro-Fotografien einer anderen Stahlqualität und illustriert die Gleichförmigkeit der Struktur des kühlungegesteuerten Drahtes über den ganzen Bund.

Fig.-13 zeigt Mikro-Fotografien» auf denen der deutliche Unterschied im Zunder auf einem kühlungsgesteuerten Draht und einem norrealgekühlten, nicht patentierten Draht aus Stahl rait niedrigem Kohlenstoffgehalt ersichtlich ist.

Fig. m ist ein isothermisches Umwandlungsdiagramm, " welches das Kühlungsausmaß von Drähten zeigt,

die in unterschiedlicher Weise beim Auslauf aus einem Drahtwalzwerk behandelt worden sind» d.h. normal gekühlt» luft- oder bleipatentiert und gesteuert gekühlt.

Die Hikro-Fotografien der Mikro-Strukturen wurden in allen Fällen bereitet durch Ätzung der Muster mit "Nital" und die Mikro-Fotografien des Zunders wurden bereitet durch Ätzung mit einer 50 %-igen Salzsäurelösung.

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Die Mikrostruktur sowie die metallurgiechen und mechanischen Eigenschaften» die beim Draht gewünscht werden, sind abhängig von der Zusammensetzung des Drahtmaterials, der nachfolgenden Bearbeitung und der beabsichtigten Verwendung. In Falle von Stahldraht hängen die gewünschte Mikrostruktur und die gewünschten Eigenschaften in erster Linie vom Kohlenstoffgehalt des Stahles ab. Für Stahl mit weniger als ca« 0,20 % Kohlenstoff ist die gewünschte Mikrostruktur Überwiegend feinkörniger Ferrit, Das letztere ist ein Üblicher metallurgischer Ausdruck für Stahlgefüge ^ mit geringem oder keinem Kohlenstoff· Bei Stühlen, die ca. 0,25 bis 0,70 % Kohlenstoff enthalten, ist die normalerweise für amü Drahtsieheη gewünschte Mikrostruktur feinkörniger Perlit, durchsetzt mit feinkörnige» Ferrit, wobei das Verhältnis der beiden Bestandteile abhängt vom Kohlenstoffgehalt innerhalb dieses Bereiches. Perlit ist ein metallurgischer Ausdruck für St&hlgefÜg«, welches bedeutend« Mengen von Kohlenstoff, jedoch weniger als 0,89 i enthält* Perlit ist zusammengesetzt aus wechselnden Schichten von Ferrit (Fe) und Z«m«ntit (Eitenkarbid F««C), dl« durch ausreichend langsames Kühlen aufgebaut wurden, um die härteren spröden Bestandteile Bainit und Martenslt zu vermeiden. Für die gleichen Zweck« kann es jedoch ™

wünschenswert sein, bei Stählen in diesem Kohlenstoffbereich eine Mlkrostruktur zu haben, die zusammengesetzt 1st aus grobkörnigem Perlit, durchs«tst mit grobkörnigem Ferrit* Di« gewünscht« Mlkrostruktur bei Stählen mit mehr als 0,70 % Kohle kann nach analogen Bestandteilen definiert werden. Die gewünschte Mlkrostruktur kann beeinflußt werden durch Legierungselemente wie Nickel, Chrom und Silizium, sofern dies« in bedeutender Menge vorhanden sind, und in solchen Fällen können.ebenfalls die Erfordernis«· definiert werden nach den Bestandteilen, die in der Mlkrostruktur gefunden werden. Der Charakter der erzeugten Mikrostruktur hängt teilweise von ά«ν Zusammensetzung des Drahtes ab

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und teilweise von der Aft und Weise, in der der Draht Rekühlt wird. Der Effekt der Art und Weise der Drahtkühlung kann am besten verstanden werden unter Hinweis auf Fig. 1 (ein Zeit-, Temperatur-, Umwandlungsdiagramra - oder kurat ZTU-Diagramra) in Verbindung »it der naohfolgenden Beschreibung j

Die Darstellung bezieht sich in diese» Beispiel auf Stahl mit 0,50 % Kohlenstoff und ohne bedeutende Legierungszu- _. sät se· Es versteht sich, daß ähnliche Diagram»« fur andere ™ Kohlenetoffstahlqualitlften oder LegierungsstShle andere Kennlinien aufweisen. Diese Art Diagramm ist bekannt als isothermischee Umwandlungsdiagramnt jnit der Temperatur als Ordinate und der Seit als Abszisse. Der Ausdruck "Umwandlung¹*, wie er hier Verwendung findet, bezieht sich auf die allotropisehe Umwandlung* die das Kühlen von Stahl begleitet· Bei Walxtemperatur ist das Eisen, aus welchen der Stahl sieh hauptsächlich zusammensetzt, in Form von Austenit vorhanden, welcher die Eigenschaft hat» bis su 2 % Kohlenstoff in fester Lösung au enthalten« Diese feste Lösung ist bekannt ale Austenit« Beim Kühlen durch eine kritische Temperatur erfahrt der Austenit eine Umwandlung zu Ferrit, h welcher eine weit geringere Fähigkeit hat, Kohlenstoff in fester Lösung zu halten. Der während der Umwandlung aus der festen Lösung ausgeschiedene Kohlenstoff sowie der in der festen Lösung zurückgehaltene Kohlenstoff kann eine oder mehrere vieler unterschiedlicher Formen annehmen» in Abhängigkeit der Temperatur des Umwandlungsbeginns und der Abkühlung wahrend der Umwandlung« Die mondförmige Kurve auf der linken Seite der FiR. 1 stellt für jede Temperatur die Zeit dar, die erforderlich ist, um die Umwandlung einzuleiten« Die zweite oder innere mondförmige Kurve stellt für jede Temperatur die Zeit dar, bei der die Umwandlung beendet ist, wenn die Temperatur während der Umwandlung konstant bleibt. Da die Umwandlung eine exotherme Reaktion let und da zu den meisten Zeiten ein ßewisees Temperaturinnerhalb des Querschnittes des Drähten vorhanden

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ist sowie da in den meisten Fallen die Umwandlung nicht bei konstanter Temperatur vonstatten fleht» ist dieses Diagramm nicht ganz exakt. Ea dient jedoch trotzdem zur Illustration der Gegebenheiten» Um die gewünschte MikroStruktur zum Drahtziehen zu erhalten, ist es wesentlich, daß uimUmwandlung voll etwa an oder nahe dem "Knie" der inneren Kurve beendet ist. Dies kann auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden. Ein Weg liegt in isothermischer Umwandlung entsprechend dem herkömmlichen Bleipatentieren von Stahldraht, bei welchem der Draht durch Eintauchen in ein flässiges Bad, das bei einer konstanten vorge- M

wählten Temperatur gehalten wird (in diesem Falle ca. S3e° C) schnell abgekühlt wird und in diesem floseisen Bad bei konstanter Temperatur gehalten wird, bis die Umwandlung beendet ist. Ein anderer Weg liegt im schnellen Abkühlen des Drahtes auf eine Temperatur von 6U9 bis 816° C und in nachfolgender Abkühlung in einem solchen Ausmaß, daß die Umwandlung bei einer Temperatur oberhalb des Knickes der inneren Kurve beginnt und beendet wird, bevor die Temperatur zu der des Knickes der inneren Kurve abgefalle?, ist. Diese beiden Alternativen sind als Diagramm in Fip. i dargestellt. Beide Alternativen sowie auch andere Alternativen sind im Bahnten dieser Erfindung vorhanden, %

Die neuartige Vorrichtung, die zur Durchführung des obigen Verfahrens verwendet wird, soll nun beschrieben werden. In Tip,. 2 und 3 ist das letzte Gerüst des Walzwerkes mit 2 bezeichnet. .Der Draht Ί 13uft durch Rohr 6, in welchen er wassergekühlt werden kann in einer jetzt in der Industrie bekannten Weise auf eine Temperatur im Bereiche von 6H9 bis 816° C. T)HT Draht wird dann nach abwärts durch eine Kettenführung B gedreht und in einen Wickelkopf 10 eingeführt. Der Wickelkopf kann von herkömmlicher Konstruktion sein tine vom gleichen Typ, wie er normalerweise beim

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Drahtwickeln in einen Edenborn-Haspel verwendet wird. Bar Draht U wird auf eine Transportvorrichtung abgelegt» vorzugsweise ein kontinuierlich laufender Förderer 12, der vorzugsweise eine leichte Aufwc'irtsnei^unf» besitzt, so daß das Entlade-Ende der Fördervorrichtung bei IU hoch ftenug über Hüttenflur-liest, um das nachfolnende Aufsammeln der Drahtwicklunp.en an der Sammelstelle 16 zu erleichtern.

Da die Transportvorrichtung den Draht in Richtung des Pfeiles IR hewep.t, erscheint der darauf abgelegte Draht in Form einer Reihenfolne von nichtkonzentrischen, im wesentlichen rin^föminen Windungen 20, die auf Fig. 3 deutlich dargestellt sind. Diese nichtkonzentrischen Windungen werden kontinuierlich auf die Transportvorrichtung entsprechend dem in dem ursprünglichen in das Walzwerk eingeführten Knüppel vorhandenen Metall aufgelegt. Damit hat der gesammelte Bund 22 ein Gewicht, das im wesentlichen gleich dem Knüppelgewicht ist. Während eine vereinfachte Methode des Sammelns des Drahtes im Bund 22 dargestellt ist, sei darauf hingewiesen» daß andere Vorrichtungen zur Sammlunp. der nichtkonzentrischen Wicklungen beim Verlassen der Transportvorrichtung verwendet werden können, ohne das dies in irgendeiner Weise die hier beschriebene und beanspruchte Erfindung beeinflußt.

Die bevorzugte Form der Transportvorrichtung 12 ist eingehende^ in FIp,. l»_t S und 6 dargestellt. Sie enthält eine Vielzahl von parallelen, länfcsverlaufenden Bahnen 24, deren obere Oberfläche eine gemeinsame Ebene aufweisen. Die Bahnen werden abgestützt durch einen in Längsrichtunp, verlaufenden oberen Boden 25. Zwischen diesen Bahnen befinden eich Transportketten 26, an denen sich nach oben erstreckende Finger 28 genügender Länge befestigt sind, um die nichtkonzentrischeη Drahtwicklungen in wirksamer Weise zu erfassen und diese stetig und ohne Verziehen entlanr den

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Bahnen 2¹* zu befördern. Die Kette ISufer iJbar angetriebene Kettenräder 30, deren Geschwindigkeit gesteuert werden kann, um das Rewegungsausnaß derWicklungen entlanp, der Transportvorrichtung zu «Indern·

Bei der bevorzugten Konstruktion hat die Tr airport vor riehtiinp IiJn^sverlaufende -Seitenwinde 32, die-über die volle LMnf»e der Transportvorrichtung laufen. Die Oberkante jeder dieser. WSnde 12 liegt vorzugsweise bei etv/a der gleichen ■Hohe.wie.die Drahtringe. Ein ian«sverlaufendes Dach oder Abdeckung 34 ist Ober der Transportvorrichtung angeordnet und wird abgestützt durch eine Vielzahl von in Abständen ^ stehenden Pfosten 36, die von den Wenden 32 nach aufwärts verlaufen. Das Dach 3«t endet an beiden Seiten in einer kurzen, nach abwärts pedrehten Wand 38, die jedoch <?enüf^nd hoch über den Wenden 32 liegt» um einen angemessenen Abstand 39 ffir das Entweichen der Kühlluft oder eines anderen Mediums zu schaffen, welche in einer noch zu erklärenden Weise durch die laufenden Drahtwicklun^en Repreßt werden.

Die bevorzugte Vorrichtung für das Blasen von Kühlluft durch die sich bewegenden, nichtkonzentrischen Drahtwicklungen soll nun beschrieben werden. Die Seitenwinde 32 erstrecken sich nach abwärts über eine wesentliche %

Entfernung unterhalb der oberen Oberfläche der Transportvorrichtung wie bei 40 angegeben, und diese Wände sind verbunden durch einen unteren, nicht-perforierten Boden H2. Eine Vielzahl von vertikalen wanden ■·*·*, U6_t UB und 50 unterteilen den Raum innerhalb des oberen und unteren Bodens und 12 und der Wände ΊΌ in eine Vielzahl von Kammern» die mit A, B und C bezeichnet eind. Jede dieser Kammern h*t eine öffnung in ihrer Seite, wie dargestellt bei 52 in FIp,. U. An diese ftffnun? ist ein Rohr 5U angeschlossen, das von der Abpangsseite eines kräftigen Geblase» 56 ausgeht. Wie in FiR. 1 dargestellt, sind drei Gebläse 56 vorhanden, von denen jedes durch einen geeigneten Motor 58 angetrieben

wird. .

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Es sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl und firöPe der Kammern und die Grttße und Leistung der Pebl-Ise beliebig geändert werden kann» um die gewünschte Luftmenfte zu erzeugen, die über die sich bewegenden Drahtwicklunpen ·* bei deren kontinuierlichem Transport entlanp, der Trans-portvorrichtung geleitet werden soll. Es sei ebenfalls darauf hingewiesen» daß andere Kühlmedien als Luft verwendet werden können und daß das Kühlmedium aus einer oder mehreren Kammern bei peWsHhlten Temperaturen oberhalb oder unterhalb der Umgebungstemperatur zugeführt werden kann, um die Ziele der Erfindung sicherzustellen. Darüberhinaus sei vermerkt, ■* da£ ein flüssiges Kühlmedium Verwendung finden kann. In einem solchen Falle wird das Kühlmittel besser durch Kohr*· leitungen und Düsen als durch eine Kammer zugeführt, und die Sammlung und Ableitung des nicht verdampften Teiles erfolgt durch Wannen und Rohrleitungen.

Zur Leitung der Luft über die Drahtwicklungen und hinter diese, wodurch der für die Durchführung der Er^f ""dung; notwendige gleichmäßige Kühleffekt geschaffen wird, werden folgende Vorrichtungen verwendet:

Der Boden 2 5 weist «ine erhebliche Aneahl von transversalen öffnungen auf, die quer durch diesen verlaufen. Die»· öff_fc nungen sind von gleichmäßigem Querschnitt» wobei ein» solche ™ öffnung in FiR* 6 bei 60 dargestellt ist. Bei dieser öffnung sind die angrenzenden Kammern 62 und 6U des Bodens nach aufwärts gedreht worden, um die von der Kammer entweichende Luft durch die Drahtwicklungen zu leiten. Biese Kanten erfassen ebenfalls ein Ventilelement 66. Ventilelement 66 ist groß genug, di* öffnung 60 zu bedecken, und wird abgestützt durch eine Welle 68, die seitlich, über· die ' Wand 10 hinaus verläuft, wie in Fig. S Rezeigt. Well« 68 hat an ihrem Ende einen Hebel 70 befestigt, der ein Gegengewicht 72 trflgt. Fig. 6 seeigt, daß bei Schwenken des Hebel· 70 zur Linken Gegengewicht 72 das Ventil in geschlossener

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■SteljLunp hftlt, wodurch jeder Luftstrom durch öffnung 60 blockiert wird» Sobald das flepenpewicht nach rechts genchwenkt worden int, nimmt dan Ventil GG die mit gestrichelter Linie gekennzeichnete off ™ⁿ Stellung ein, so daP,- die di :: >-h flebläse 56 in die Kammer B gedrückte Luft frei nach aufwärts durch die öffnung 60 strömen kann Und über alle Teile der sich bewegenden DrahtwicklunRe-n ·+ pehen kann» bei., deren stetigem Lauf über öffnung 60 hinweg.

Es sei darauf hinpewiesen, 6a? der Draht auf den oberen Kanten der.Bahneη 24 ruht, jedoch sind diese Bahnen relativ schmal in ihrer Querabmessuiif*, so daP keine merkliche Verrinp.erunp des'Kühleffektes der aufw/lrtsströmenden Luft auftritt.

Bei Durchsiebt der Tip. 5 kann man erkennen, daB bei Ablape des Drahtes auf den sieb bew-ependen Förderer in Form von nichtkonzentrischen Wicklungen, wie in Fiσ. 3 dargestellt ist, ein Minimum an Konzentration von Metall im Zehtrum der Transportvorrichtunp, vorhanden ist, wobei die Konzentration nach den Seiten des Förderers zu steipt. D.h., über einen beliebig. j*ew#hlte.n Ouerschnitt durch die Wicklungen, ist eine ^steigende Anzahl von Überlagerungen in Fichtunp auf die Seiten der Wicklungen vorhanden. Ferner verlMufer der Teil jeder abgelepten Wicklung im Zentrum des Förderers im allpemeinen quer, wohingepen die Teile jeder Wicklung an den Seiten des Förderers im allgemeinen in Richtung des Förderers verlaufen. Das Ergebnis hiervon ist, daß da, wo ein Ouerschlitz oder eine öffnunp. pleichmii.Bip.er Weite verwendet wird, durch welche die Kühlluft in im wesentlichen Rleichm3ßii*en Mengen- per Zeiteinheit über den gesamten Bereich der Öffnunp nach aufwärts geblasen wird, ein prttfterer Kühleffekt an den zentralen Teilen der tfffnunpen vorhanden ist als an den Kanten, weil eine geringere Menge an Metall über einen Regebenen Querschnittsbereich der Öffnungen im Zentrum als an den Seiten vorhanden ist. Pa eich die Kühlluft in gleichförmigem Maße

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über den p,e«ainten Bereich der quer verlaufenden frffnunp, nach aufwärts bewegt, folgt daratifs» daß die Kühlunr des Drahtes unter normalen Umnt'5nden in Zentrum schneller vonstatten ßeht als an den Seiten. Da es bei dieser T!ethode von Bedeutung ist, daß das Ausmaß öer Kühlung aller Teile einer jeden Wicklung im wesentlichen p.leich ist, ist eine Vorrichtung vorhanden, welche mehr Kühlluft an den Seitenteilen dar Wicklung al κ i.-i. Zentrum anbringt. Hierbei wird die Luft, die nach aufwärts durch die zentralen Teile der quer verlaufenden öffnungen Reht und die fe nicht in dem gleichen Ausmaß wie die nach aufwärts strömende Luft an den Reiten der Wicklungen auf^ew^rmt v;orden ist, seitlich so umgeleitet, daß sie bei ihrem Strömen in Richtung auf und aus den Seitenöffnungen 39 über und um alle Teile der Drahtwicklungen an beiden Seiten vom Zentrum strömt tsnd insbesondere über die starken Metallkonzentrationen, die an den Seiten vorhanden sind.

Anders" betrachtet kann gesagt werden, daß die Abdeckung Über der Transportvorrichtung und die quer verlaufenden öffnungen eine turbulente Umlenkuni* der Luft bewirken, die durch das Zentrum der iJffnunpen, wo eine geringere Maase_s an Metall stu kühlen ist, nach aufwärts geströmt ist. Diese fe unpjelenkte zentrale Luft, die eine etwas niedrigere

Temperatur als die Luft aufweist, die Über die starke Konzentration an Metall an den Seiten der Wicklunnen Reströmt ist, mischt sich mit der heißeren Seitenluft und 13uft wieder über die Seiten der Wicklungen, so daß die warme von allen Teilen aller Rinpe in im wesentlich gleichem Maße abgeleitet wird. Auf diese Weise wird ein gleich-Kühl vor panß erreicht*

In Fiß. 3 sind zwanziß quer verlaufende LuftdurchRdnpe 60 dargestellt und jeder dieser Durchgänge wird durch ein Ventil 66 Rcsteuert. In der Decke jeder Kammer A-,■ B und C nind sechs Durchlange gezeigt, w'ihrend zwei Durchringe -

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normalerweise geschlossen - vor der quer verlaufenden Viand U'f liefteh.. Durch die Verwendung dieser Ventildurchp^n^«?. kann die ilber die sich bewegenden"Drahtwicklun»en strömende Luftmonge so Restciert werden, da.⁰ die rieht ine Abkühlung entsprechend der Umwandlunpskurve und den Erfordernissen an dew weiter zu ver-arbeitenden Draht erz'elt und ein Draht mit den richtigen metallurgischen Eigenschaften erzeugt werden kann.

Ea ist nicht wesentlich, daft die aufeinanderfolgenden Ströme an Kühlmittel vertikalerichtet sind. Die W.Mnde der Durchgänge 60 könnten von vorne nach hinten geneigt Λ sein, um zu erreichen, daß die Luft oder ein sonstip.es Medium in einem Winkel zur Vertikalen nach aufwärts strömt,

ohne daß der Kühleffekt nachteilig beeinflußt wird.

Ferner sei darauf hingewiesen, daft die Erfindung nicht auf eine Vorrichtung beschrankt sein soll, bei !«r die Richtung des Kühlmediums nach aufwärts durch die Bundwicklunpien gerichtet iat« Ee könnten entgegengesetzt« Zuführkanäle vorgesehen werden, welche das Kühlmedium nach abwärts durch die Wicklungen richten würde, wobei der gleiche Kühleffekt erzielt würde»

Fig. 2 zeigt, daß das Dach 3H über der Transportvorrichtung bei 7t beginnt und bei 76 endet* Dadurch ist ein un- ä bedeckter Kaum Über der Transportvorrichtung zwischen de» Wickelkopf 10 und dem Beginn des Daches bei 74 vorhanden. In diesem offenen Bereich der Transportvorrichtung wird ein merkliches Abkühlen des Drahtes durch Strahlung erreicht. Dieser offene Bereich schafft so ein« Zone, in welcher der Draht für eine kurze Zeitdauer in eine» relativ niedrigen Ausmaß ohne Anwendung «ines besonderen Kühlmediums abgekühlt werden kann. Diese Perlode relativ langsamen Kühlen« vor der allotropischen Umwandlung gestattet ein Kornwachstu» in einem gewählten Ausmaß, was für «inige Materialien und deren Verwendungszwecke wünschenswert let. Ee versteht sich,

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daP die L'lnre der Abdeckung "3^lt und den vorausnehenden offenen Bezirke^ ire'lndert v/erden Vann, so da P- die besonderen Bedingungen hergestellt werden kennen, die im Einblick auf^v die metallurgischen Tinenschaften uez N^handelten Prahtes erforderlich sind. Tn i'hnlicher Weine kann die Anzahl und die Abmassunp, der Durchg'tnre 60 erhöht oder vermindert werden und das. Volumen des Kühlmittels, das durch die öffnunpen peht, die offen Bind, kann von do π Bedienunp.smann °·ο pe#ndert vrerden, daP den Erfordorninsen dar Umwandlunpskurve entsprochen wird. Die Hrundflberlepunp; ist, daft alle Teile jedes dor nichtkonzantri^chen Rinre fileichfttrmij» in annemessener Zeit abgekühlt wird, so daf die dann gesammelten Ringe, die den Bund 22 aufbauen, die erforderlichen gleichWilftipen metallurgischen· Eipanschaftan aufMeisen.

Es ist die Schnelligkeit, RegreifShigkeit und Gleichförmigkeit dee Abkühlen«, die bis jetzt von keiner anderen bekannten Vorrichtung erreicht werden konnte und die da« herausredende Merkmal dieser Erfindung darstellt.

Wenn die ¹Un^e das £nde der Abdeckung 3¹* erreicht haben, let die Temperatur des Drahtes genügend abgefallen und läuft durch die innere Kurve des ümwandlungsdiapranimes *fi einem Punkt oberhalb des inneren Knicks, wodurch der Dreht in eine solche BedinfjunR versetzt wird, da- nachfolgende» Kühlen in ziemlich schnellem Ausmaß keinen weiteren Einfluß auf die metal lurgri sehe η Eigenschaften hat, noch irgendeine bedeutende Zunderentwicklunp, danach auftritt« Tatsächlich gibt es bei diesem Kflhlprozeff. nur eine •ehr geringe ZunderbHdunfU nachdem der Draht den Wickelkopf 10 verlassen hat ,well die Pes*mtkühlunp, so schnall erreicht wird,

Andere Altern*t!verrichtung«η aur Erreichung der glaichf5mig$m Abkühlung de» Drahte» bei dessen Bewepunq ülMir

di* Timneportvorrichtung v&n 4mm Wickelkopf »ur Sa*ae2stalla

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. Γ 13 .

nind in Fir. 7 und Π dargestellt. Bei -He-ee-n beiden Aus-» bildung forme η kann in Hinblick auf dje Knhlerfordernis.se auf die -Abdeckt! π r verdichtet werder»

Hei der in Για. 7 darrestellten Konstruktion ist die rechtwinklige querverlaufende ftffnunn, wie nie in Fip« 3 nezeißt i?t, zu einer Ausbildungsform p.e^ndert worden, bei der die querverlaufende Uffnurm im Zentrum schmal ist und sich graduell zu einer maximalen Abmessung an den Seiten erweitert. Die PrWe- der SeitenftffnunR entspricht der Masse des-Metalls, welche an irgendeinem f>epebeneis L-inasachnitt entlang der eich Überlappenden, nichtkonsentriöchen Wicklunp.en vorhanden ist. Auf diese 'weise wird-die geringere !lasse deß Metalles im Zentrum, die einer Reihe von Kühlaonen für eine minimale Hesamtzeit ausnesetzt wird, im P! leiche η AxmmaP= pekühlt wie die größere Masse an Metall an den Süßeren Kanten, die einer Reihe von Kfihlzonen für eine maximale und proportional längere Zeit wird. Pie Zwischenteile der querverlaufenden üff nind entsprechend geformt| um dar. Kühlmittel in der Henne hftranzuf!'Ihren, die erforderlich ist, um daar.elbe f^rmine Aunma." des Kühlen^ aev Zwischenteile der zu erreichen.

Pie Anzahl der Drahtwicklunrren pro Lfln'Teneinheit der Transportvorrichtung kann beliebln reandert v?erdei^v, ohne dae damit die' Pleichf«rmi.Rkeit der Kühlunp. beeinflußt wird, obwohl für einen konstanten KühlmitteIstrom und oäne konstante DrahtRrflße das Ausmai¹ der Kühlunp, abnimmt in dem MaP.e, wie die Anzahl der Wicklungen steigt. Wenn die Konzentration der Wicklungen größer ißt, kann daß Volumen des Kühlmittels, daß durch die querverlaufenden frffnun<ren Repreßt wird, ver-ßröftert werden, um ein Kühlen im gleichen Ausmaf zu erreichen. Uenn andererseits die Konzentration der Wicklungen abnimmt, kann dan Volumen des Kühlmittels pro Zeiteinheit in geeigneter VIeise vermindert werden, wodurch das ^leiche Kühlausmaß erzielt wird.

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Um bei Verwendung von Luft oder einem anderen Has als Kühlmittel sicherzustellen, daf¹· die Geschwindigkeit des Kühlmittels, das durch cie in Fig. 7 dargestellte, querverlaufende fiffnunp, strömt, über alle Teile gleichförmig ist, kann der Durchgang in der Weise unterteilt werden, wie dies durch die dünnen, rjeKnlnwaten vertikalen ^T/?!nde ßO geschieht. Tf.it einem ira wesentlichen gleichförmigen Druck in jeder der Kammern A, B und C ergeben Durchringe von gleicher Pro Pe in wesentlichen gleichförmige Geschwindigkeiten beim AufwflrtGstrftnen hinter die sich darüber be- ^ wegenden Pinne.

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Eine andere Abart der Luftdurchgangskonstruktion, die ein gleichförmiges Kühlen der niehtkonsentrischen Finpe ohne Verwendung einer Abdeckung ergibt, ist in Fig. 8 darpestellt. Hier sind eine Reihe von Durchgängen 82 mit voller Breite vorhanden, die ähnlich denen in FiR-. 3 gezeigten sind, Zwischen diesen Durchgängen mit voller Breite befindet sich eine Reihe von kürzeren Durchgängen SU und zwischen jedem Paar von Durchgängen 84 liegt noch ein kürzerer Durchgang 8 5. Der kumulierende Effekt dieser Anordnung liegt darin, daß der benötigte größere Luftstrom über die Seiten der sich Überlappenden Kinge erzeupt wird ^ und ein geringerer Strom in Pachtung auf das Zentrum. Die Anzahl und Grß!?e der Durchn$nge kann leicht verstellt werden entsprechend der sich ändernden Metallmasse der Wicklungen, die ein Minimum in Zentrum aufweist und zunächst langsam in' Richtung auf die Seiten ansteigt und schließlich schnell, unmittelbar bevor die Seitenbereiche der Wicklungen erreicht sind.

Der Sammelmechanismus 16 ist von vereinfachter Ausführung. Die Drahtwickluni»en *♦ fallen beim Verlassen des Endes der Transportvorrichtung über den konischen Kopf 8p und werden in einem Bund 22 gesammelt. Sobald die letzte Wicklung des Bundes abgelegt ist,wird der Drehtisch 90 gedreht, wodurch

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ein neuer Kopf 92 in die Sammel3tellunp, gebracht wird, in welcher die nächste Folge von Drahtwicklunnen auf?enomnnn wird^ Wenn dieser nächste Bund zusanmenpesetzt wird, wird Bund 22 von dem Dorn 3 8 abgenommen.

Dan Verfahren zur gesteuerten Kühlung von -/ialzstahldraht bei dessen Auslauf aus einem Drahtwalzwerk zur Erzeugung des einzigartigen Drahtes entsprechend dieser Erfindung kann am besten unter Hinweis auf Fipr. 9 verstanden werden.

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Jede Drahtlän^e wird hergestellt aus einem einzigen Knüppel. Jeder Knüppel .wießt normalervieise mindestens IBl ki» und kann ein Hewicht von 5RO kt» oder mehr erreichen. Die Li'lnqe des Drahtes h'lnpt ab von der Or·'*·'« den Knüppels und liüfjt normalervyeise bei mindestens 12Π m, kann jedoch auch 2700 ra oder mehr erreichen,

. Der aun 'den Drahtwalzwerk bei ^!nsr Temperatur von ca. 9 5W bin 105fi^ö C auslaufende Walzdrnht v/xrcl durch ein Kühl- und Führungsrohr 101 su einem IUenborn-Haspel oder Konus 102 geleitet. Wasser wird in die Kühlrohrführunp ein«efflhrt_t um den Draht auf ca. 732° C für Qualitäten mit höherem Kohlenstoffgehalt abzukühlen. Die genaue Temperatur ist abhflnpig von den Erfordernissen des Endproduktes, liegt iedoch normalerweise htther als 7OU c. Der Le^ekonuß 102 ist so angeordnet, daf?. der Draht auf eine Transportvorrichtunp,, die allpemein mit flr. 103 bezeichnet ist, abgelegt wird. Die Transportvorrichtung besteht aus einem Tranaportbett 1OH, auf welchem Führungsstab-* 106 ruhen. Das Transportbett ist bei 105 mit Schlitzen versehen, um den Durchpanp, des KühlRasßtromen zu gestatten, der von den Gebläsen 107 kommt. Schieber 112 sind vorhanden, um den Kühlmittelstrom durch diese Schlitze zu regeln. Eine Transportkette 108, annetrieben durch Antrieb 109, wird zum Schleppen des Drahtes Über die Führungsstflbe 106 verwendet. Eine Abdeckung 110 schließt die Transportvorrichtung ab und unterstützt die Strftraungsrichtung des KÜhlgaaee.

Der Draht wird auf das Transportbett in Form einer Reihe von nicht-konzentrischen, ringförmigen Wicklungen abgelegt, deren Abstand zum Zwecke der Erläuterung übertrieben dargestellt ist. Der abp_relepte Draht kühlt durch Abstrahlung in einer AusRleichszone und lauft dann in den Bereich der Abdeckung ein, wo er schnell und gleichförmig durch am» Kühlgas «bgnkflhlt wird.

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Her Abstand der zirkulären Wicklunpen gestattet _f daß das .Has plöiehm/iPip alle Teile des Drahtes erreicht» Die .Masse-des entlanp. des Förderers durch einen Ouerschnitt nehenden- D-rahtes .ist an den /lufieren Kanten |»rösner als in der ^Mitte. Kin pröPerer Teil des Kühlmittels wird daher an die -Süßeren Kanten der Transportvorrichtung ffehracht, wie dien durch Pfeil 111 illustriert ist, so da Ρ« dif ¹.J*irmc»extrakt5on aus dem Draht über den ganzen Bund pleiohn'^ip ist, d.h. der Mengenstrom des Kühlmittels über die Breite der Transportvorrichtung ist proportional der Masse des abfielenten Drahtes über M

die Breite. Die Menne des über die LiJ nqe der Transportvorrichtunr? zupeführten Kühlmittels ist ausreichend, um den Draht schnell genug abzukühlen, damit eine im wesentlichen vollständige UmwandlunR des Austenits erfolgt, bevor die Temperatur unter den Knick der inneren Kurve des isothermiRchen UmwandlunRSdianramms für die jeweilige besondere Stah'lqualitÄt abfallt.

Der Draht wird bei einer Temperatur von 59 3' C oder weniger in einer Bundkammer 113 p.esammelt. Nach Entzunderunj* kann er direkt pezopen werden, ohne daP. eine weitere Wifrmebehandlunp erfolgt. ^-

Beispiel I

nine typische Mikrostruktur eines Drahtes mit gesteuerter Kfih Iu η ψ. ρ,&χαΆΡ- der Erfindung ist in Fif?,· 10 zusammen mit Vergleichsmustern dargestellt. Fip. 11 illustriert die Zunderstruktur auf den Drahten.

Alle-Muster wurden nenommen aus der gleichen Schmelze von gewöhnlichem federstahl (0,B3 rewichts-% Kohlenstoff, 1,00 newichts-% Hanpan und 0,17 newichts-% Silizium). Die Knüppel wopen ca. IRl kn und wurden herunterpewalzt auf einen nominalen Durchmesser von 6,57 5 mm im

' ■ - Π If! -

-.309830/0.566

mm h.ko

P m 33 760.1 - Γ, If! -

gleichen Walzwerk. Her Draht, vor. vrelchern die Muster A und D entnommen wurden, war gewickelt worden auf der oben beschriebenen Transportvorrichtung bei ca. 782 bis 799° C in Form von nicht-konzentriochen Wicklungen von 120 cm 0, wobei der Abstand zwischen den Vorderkanten der Wicklung etwa 37,5 mm betrug. Die Gesamtzahl der Wicklungen war 129 «nd die Geschwindigkeit der Transportvorrichtungen betrug 18 m/min. Die ^est^Kirte Kühlung durch Luftstrflme begann innerhalb von 15 nee. von dem Zeitpunkt ab, an dem die Drahttemperatur einen fe Wert von ca. 7ö?° C erreicht hatte und der Draht wurde danach gleichmäßig von ca. 7U6 C in einem Ausmaß, von U¹»¹* C per rain, abgekühlt und von dem Transportband bei 2U9° C entnommen und gewickelt.

Der Draht, von welchem das Muster B stammt, war bei etwa 788° C in herkömmlicher Weise bei dessen Auslauf aus dem Walzwerk gewickelt worden, wobei der Bund in stehender Luft abkühlen konnte.

Die Muster C und E wurden von dem Draht nenommen, von welchem das Muster B stammt, nachdem der Draht lüftpatentiert worden war.

Die folr.ende Tabelle gibt die erhaltenen Werte.

- G 19

Coil Nr.

Grenzwert

Querschnittsabnahme in %

"ikro-Struktur i.n % des lamel laren Perlits

Zur -trdieke in mm

FeA

Fe2°3

Gasamt

Normale Kühlung

Gesteuerte Kühlung

1 10788,4

1*3,6

58_S9

_2S

(2)

0,005 0,0025

10-15

Cl)

0,00625 0,00375 0,00125

0,0125

2	9508	• 8	H 5	»8	2S1 '	0	,0125	0	,005	ü	,0025	0	,02
3	9001	t3	38	,2	25	0	,0075	0	,0025	0	,0025	0	,0125
k	9321	.?■	k7	t*	25	ο	,00625	.0	,005	0	,00125	0	,0075
5	911H	»7	*M	>2	25	0	,01	0	,005	0	,0025	0	,0175
	9207	.1	18	»7	-25	0	,01	0	,025	0	,00125	0	,01375

0,01125

2	10686	»9	55,	H	10-15	0	,00625	0,00375	0	,00125	0	,01125
3	10306	,1	SS,	9 . ,	10-15	0	,006 25	0,00375	0	,00125	0	,01125
*	10686	,9	58,	7	IQ	0	,0025	Ο»ΟΟ375	0	,00125	0	,0075
5	10656	»δ	55,		IG	■ο	,00525	0,0025	0	,00125	Ü	,01
6	10560	»2	55,	10	0	,00875	0,0025	0	,00125	0	,0125

α,

O (P OO

.Coil

Grenzwert

abaatoe in %

Mikro-Struktur in % des lamely,

laren Perlite "*"

FeO

Zunderdicke in sua Fe₂O₃

Gesaaxt

Luftpa- ' ■ . "

tentie«

5 6.

10101

10253,6

10026,8

992$

Foto- A Foto Q

SS·«»

15-20

(3)

,0312S 0,OOG25

)025

51,1

10-20

0,03125 O_tOOG2S 0,00125

SS.

0_sü0625 0,00125

10-20

O_SO312S .0,00525 0,00125

(2.) Foto

Foto

(5)

2	1015I9J*	5 2	.0	10	-20	O5	031	0,00625	0,0025	■j ,	0375
3	10026,8	53	.0	10	-20	■0,	Ü325	O8OOS	0,00125		030 7i>

0,0325

O,O3ö75

to

t-*

jr ο H-

CJ

20 'λ Al

^{? 1}^ ³

" - Γ. 21 -

Ks kann erkannt werden» daP. im Vergleich mit dem luftnatentierten Draht der Draht pen^ dieser Er^pindunj? ein« feinere Kornstruktur nn Ferrit und feinem Perlit aufweist und in imaontliehen frei von Bainit int» Ein Rrund für diese feinere Kornp;rKße ist natürlich das schnelle Abkühlen der, Drahtes zusätzlich zu der Tatsache, daP- der Dreht nur einmal in seinem Zustand als V'alzworksknöppel erwärmt worden int und danach nicht nelvr. Das herkömmliche Luftpatentieren bringt das Uiodererwiirmen des gewalzten Drahtes mit sich, und di«n benünßtiqt Kristall- _Λ wachstum. Die kühlunnsnösteuerten Drübte gerafft dieser Er- ' findung sind daher durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie nach den Walzen nicht mehr wMrmebehandelt zu werden brauchen. Dieses Fehlen einer nachfolgenden Erwärmung spiegelt sich in der Kristallp.rftße wieder, verglichen mit den herkömmlichen, .fflr dan Ziehen reeip.neten Drahtwalzwerksprodukten, die in der Verp.anRenheit immer in irRendeiner Weifte nach de»^ Walzen wSrmebehandelt werden mußten und f>o eine gröbere Korngröße aufwiesen. Lepierunf»sbestandteile beeinflussen selbstverständlich die Korngröße wie auch die Behandlung des Knüppels einen Einfluß darauf hat. Jedocb ist für jede Retfebene Kohlenstoffntahlquali-Wt. die MikroStruktur des kühlungspeeteuerten Drahtes Re- ä dieser Erfindunp in allen Fällen feiner und p.leich-

· Diese feinere Struktur int leicht zu beobachten beim Vergleich mit einem Muster aus dem gleichen Drahtwalzwerksknüppel oder aus der gleichen Stahlschmelze, das in herkömmlicher Weise gewickelt und normalp,ekühlt und danach in geeigneter Weise luftpatentiert wurde.

Ein Vergleich der Mikrophotographien I) und E in Fig· Il zeift deutlich, daft der Zunder auf dem RemSß dieser Erfindunp gekühlten Draht in der Hesamtmeη^e Rerinßer und auch hasrrissin ist. Photo D zeiflt eine einphasige (Wüstit-) BindunR des Zunders an die Metallbasis, wohingegen in

3098307OSSS

BAD OftlGiNAL

h.ko

• 3^^-* P I»» 33 760,1

- C, 22 -

Foto £ eine teilweise Umwandlung des Wüstits zu Eisen und unerwünschtem Magneteisenstein in der Zwischenfläche zwischen Zunder und Tletallbasis erfolgt ist. !Die weißen Bereiche der FotoRrafien stellten die Stahlbasis dar,) Die Viüst it schicht ist mit der Stahlbasis durch Eisen und Magneteisenstein verhaftet. Der säureunlosliche Magneteleensteinbereich in Foto E ist fast zweimal so dick wie Foto D·

HuBter zur Bestimmung der Verbesserung durch gesteuerte Kühlung können bereitet werden durch Auswahl zweier gleicher Drahtwalzwerksknüppel aus der gleichen Stahlschmelze und durch Verwaisung dieser Kiiflppel in dem gleichen Stahlwalzwerk auf die gleiche Größe, z.B, Tiraht Nr, 5, Der Draht von einem Knüppel wird ausgelegt in nicht-konzentrischen Ringen und entsprechend dem Verfahren dieser Erfindung ^eWJhIt und der andere Draht gewickelt und in herkömmlicher Weise gekiJhlt und nachfolgend luftpatentiert, Das Luft patentiere η des Musters wird ausgeführt» indem der Draht durch einen Wärmeofen geht, der seine Temperatur auf mehr als 982° C bringt, nachfolgender Abkühlung in stehender Luft, wonach dann gewickelt wird,

Beispiel II

Ca, 20 Tonnen Stahl aus der gleichen Schmelz« wurden in einem Verfahren entsprechend dieser Erfindung verarbeitet zu 101 Bunden in Draht Kr, 5, Paa durchschnittliche Bunds?ewicht betrug 185 kß. Die Bunde wurden dann verarbeitet in vier Drahttypen wie folgt:

BlBS kp - ?,8375 mm Federdraht U.5UÖ k|» - 1,9 τη» hochfester Federdraht 3629 k$» - 2,37S rom Vormaterial zum Patentieren fflr die

Herstellung von gezogeneii, verzinktem

Federdraht, von 0,9 mm 908 kp - 1,3 jam Vorraaterial zum Patentieren fflr die

Herstellung von hochfestem Federdraht

von 0,5175 mm.

SAD ORIGINAL

O	,63	%
O	,99	%
O	,006	%
O	,032	Λ
O	,17	%

h.ko

P IU 3'j 76Π.1

- Π 23 -

Die Hieftpfarmenanalyse der Schmelze war wie folpt (in Gewichtsprozenten):

Kohlenstoff Hancan Phosphor Schwefel Silizium

Der Draht Nr, 5 wurde erzeugt «us Knüppeln von 51,58 Ouadrat unter Verwendung einer kontinuierlichen dreiadrigen A Anlage mit 6 ersten Vor^c t^11#len, -Ί Zwischenvorstufen, H Steckstufen und 6 FertifT^erftsten. Per aus dem Walzwerk mit einer Temperatur von ca, 1024° C auslaufende Draht wurde unmittelbar durch Wassergekühlt auf 793 bis 810° C. Der Draht wurde bei diener Temneratur ^n Form von nicht-konzentrischen Rin-ρ,βη von ca, 12f) cm Aufendurchmesser auf eine Transnortvor·» richtunp, durch einen Legekonus ahf?e3ep,t. Me Transportvorrichtunp hatte eine Cesamtl-Inn« von 22,S m und bewerte sich mit einer neschwindipfkeit von ca, IS m/min* Der Abf?tand zwischen den vorderen Kanten der nicht-konzentriaehen Wicklungen betrug ca* 37,5 rom. Die Tranapartvorrichtung hatte geeignete Schlitze über eine LflnR« von ca. 11,4 m, durch vmlche die Ströme von Kühlluft auf die Wicklungen {»elan^ten. " In den ersten f,5 m wurde keine Kühlluft aufgebracht, dann wurde Luft zugeführt, die den Draht innerhalb der durch das isothermische Umwandluni»sdiap,ramm für die besondere Stahlqualit'tt peRebenen Zeit abkühlte. Die Wärme wurde aus allen Teilen der nicht-konzentrischen Ring· in wesentlich gleichem Ausmaß heraufgezogen. Der Draht wurde abgekühlt auf ca. 260°

Die Mikro-Struktur dieser nach der Walzung Resteuert gekühlten Drflhte entsprach in der OualitSt einer guten Luftpatentierunp-sstruktur; ca. BO % feinem Perlit, 20 % mittelgrobem Perlit und nur eine winzige Spur von kernigem ferrit (bei 7B0-facher

- Γ 2S -

3 0983Ö/06So bad original

20 ->,->2 10.11.1968

P IU 33 7R0.1 - Γ 2I| -

7,upfer,tirkeit der von den Bunden entnommenen Muster verhielt Bxch wie folpt:

Vorderenden	2R12	kp	Hinterendan
Anzahl der Muster	2790	- 28 35	Anzahl der Muster
1	2767	- 2812	1
1 ·	27IMl.	- 278.9
2	2722	- 2767	2
12	2699	- 27HI+	12
11	2676	■-' 2721	17
P	265M	- 2699	9
22	2630	- 2676	22
IH	2608	- 2653	10
12	2586	- 2630	IU
10	2563	- 2609	R
?	2SUO	- 2585	7
4	251R	- 2562	3
2		- 25UO	1
1

Mittlere Bruchlast Kittlere Zugfestigkeits-

grenze 10,3 56 kg/em

Bereich von 9947 bis 11.109 kf*/cm²

kg Mittlere Bruchlast 2697 kg Mittlere Zugfestiekeltsgrenze 10.570 kn/cw. Bereich von 10.03R Me 11.095 kp/cm²

Die obipen Werte beziehen sich auf einen nominalen Draht-Durchmesser von 5,5875 ram. Die Verteilung und RleichmilMpökelt der Dehnungswerte werden alß fut angesehen. Die mittlere Zup.feptiftkeit bei diesem besonderen Los liep/t etwa um

2
700 ks/crn höher als bei einem herkömmlichen luftpatentiiirten Draht dieser Ληβίνδπ von 5,U5 mm.

- Γ 25 .

ΛΟ

C £ί'λ·)

h.ko

^V' ^{lh 33} 76Ό.1

- 8 2S -

Die Brahtiaessungen ergaben folgendes (gentessen an 12 beliebigen

Bunden)ί

Enden

Untere Seite 5,35 - 5,525 mm Obere Seltt 5,675 - S,975mm

Bitte

5,25 - 5,525 ram
5,625 - 5,85 mn

Hintere Enden 5,3 - 5,6sm 5,575 - 5,8Smni

Mittelwert
Nominal rund

χ S»77S mm 5,53375 im;

0,54 χ 5,775 ram 5,^25 χ 5,77Smra

5,5875 ram

5,6 mm

Die folgenden Prüfungen'-wurden ebenfalls an lediglich gewalztem Draht durchgeführtί

»-Dehnung bei 25 ce Mittelwert Minimum M&xiisun (Fix-Punkte) ^

Vordere Enden
Hintere Enden

6	,30 %	«*,37 %	8	,75 %
6	,70 %	H,37 %	8	,75 %

%-Querschnittsabnahiae

Mittelwert Minimum Haxicmra

Vordere Enden	53, H % HS	Hn	I?	,3 % 59,2 %
Hinter« linden	δ»,* % »15.	0,99/1,05	0,009/0,012	,0 % 62,0 "Λ"
	Chemische Analyse (20 laeliebiije Huster)	Cu
	c ■■■■".'■	0,11/0,12		S
0,82/0,6%	auf der	ilittelwert	0,028/0,031
Si	(Lalyora-t,-
0,171/0,183
%-Zunderbiidung	iiinimuiß Maximum
PrahtoberflSche I'rüfuna)

(20 beliebige Huster)

0,50 %

0,27 % 0,72 %

- G 26 -

30983Q/0S&B

BAD

3O.11.196Ü h.ko

- " tIO P IH 33 76Q.1

-..G 26 -

Rispe

(20 beliebige Muster)

Bund Hr. 10 1 Riß 0,1 mm Bund Wr. 11 1 Riß 0,05 ram

Alle anderen geprüften Bunde waren rißfrei.

Faltungen

(20 beliebige Huster)

Bund Nr. 9 1 Faltung 0,075 mm

Alle anderen geprüften Bunde wiesen keine Faltung auf.

(20 beliebige Muster)

lediglich gewalzter Draht 6-8 McQuaid Ehn 6

Oberflache -.. Teilentkohlung
(20 beliebige Hueter)

(X.001) 10 Hueter keine

3 " 0*1

' " 6 " 0-2

1 ^M 0-3

^ Die Bunde wurden gereinigt durch paketweises Eintauchen in verdünnter Schwefelsäure» Sieben Bunde wurden pro Bügel genommen. Die Temperatur der Charge betrug ungefähr 63° C - 8° C, und die Reinigungszeit betrug etwa 10 - IS Minuten pro Btt^el. Siebenundsiebzig Bund« wurden gekalkt und vierundzwanzig mit Borax überzogen. Vier beliebige Posten des Borax überzogenen Drahtes wurden vor und nach dem Reinigen und überziehen gewogen. Bei zwei Posten wurde keine Änderung im Gewicht beobachtet, während bei einem Posten der Gewichtsverlust 0,32 % und bei dem restlichen Posten ein Gewichtsverlust von 0,36 % auftrat. Dieser geringe Gewichtaverlust infolge von Zunderentfernung iat verblüffend.

309830/0568

" ^{G 27} "

so« a, 196a

h.ko

PI*» 33 7BO. 1

- G 27 -

Der» Federdraht wurde aus würmebehancieltem Draht unter Verwendung von 6 Steinen bei 210 i./ain. und einem trockenen Schmiermittel gezogen. Die Gesaratreduktion betrug 76*. Die Matrizenabraessung war:

tf,75 mm 4,15 mm 3,65 rom 3,2 nun 2,8 nun 2»6375 ma

In diesem Falle wie in allen weiteren ging das Drahtziehen ohne Schwierigkeiten vor 3ioh. Es wurden keine Brüche beobachtet, und die Matrizenstandzeit war gut. Die fertigen Drähte zeigten keinerlei BrÜehigfceitstenden», Der 2,6375 nun Federdraht passierte den 1-X Wrap Test und hatte die folgende Zugfestigkeit (50 Bunde von je 163 kg).

Hittelwert Minimum Maximum

Vbrderende« 16429 kg/ea² 15020 kg/cm² 17290 kg/cm²

Hinterenden 1G051 " 15330 * 17360 "

Gefordert . 15120 " . 17360 "

Der Federdraht mit hoher Zugfestigkeit von 1,9 nun wurde gezogen aus wärmebehandeltem Draht unter Verwendung von 8 Steinen bei 210 in/min, und einem trockenen Schmiermittel. Die Gesamtreduktion betrug 88,4 %. Di« Hatrizenabmessung wan

H,375 mm 3,775 mm 3,325 mm 2,9 mm 2,55 mm 2,225 mm 2,025 mm 1,9 mm

Folgende Werte wurden erhalten;

Machanische Teste auf si,üben Träger, je ca. 816 ^,

Mittelwert Minimum M*ximum Zugfestigkeitegrenze:

'Vorderenden 1870»» kg/cm² 18130 kg/cm² 19»t60 kg/cm²

iiinterenden 19180 " 1Θ970 ⁿ 1946Ο "

Gefordert —— 17360 " 197^0 "

- G 28 -

30983Ö/05SS

20 382

30.11.196d h.ko

P 14 33 760..1

	Mittelwert	über	73,1	- G 28 -	Maxiiaum
			32,0	Miniraum
♦ Torsionen in
20 crat	40,8		43
Vorderenden		39	44
Hinterenden'	37
* 90°"Biegungen
Radius von
12,25 mm		87
Vorderenden	68	95
Hinterenden	7 3

Duktilitatä Alle Muster- passierten den IX-Wrap-Test.

(Wickeltest).

♦ Torsions- und Biogungsteste sind bei dieser Qualität Federdraht nicht erforderlich. Die Teste wurden nur des allgemeinen Interesses wegen in ObereinStimmung mit dem verbesserten Pflugseildrahttestverfahren durchgeführt. Alle getesteten Muster passierten die Torsions- und Biegungaspezifikationen für verbesserten Pflugsei!draht.

Das 2,375 mm Vorraaterial wurde aus Borax behandeltem Draht unter Verwendung von 7 Steinen bei 300 m/min, und einem
trockenen Schmiermittel gesogen. Die Gesamtabnähme betrug
82 %. Die Matrizenabmesaunfi wars

4,65 4,075 3,575 3,125 2,75 2,525 2,375 mm
Die nachfolgenden Ergebnisse wurden erzielt:
Mechanische Teste an 35 Bunden von je ca. 168 kg

	Mittelwert	Minimum	Maximum
Zugfestigkeitagrenze J
Vorderenden	16366 kg/cm2	15400 kg/cm	2 17010 kg/cm
Hinterenden	16240 "	158 90 "	16B90 "
+ Torsionen in 20 ein
Vorderenden	37	31	44
Hinterenden	38.4	32	4 H

309830/05S6

- C 211

BAD

20 382

	TVbJ Ib	30.11.	1968	-	Maximum
		h.ko
		P 14 33 760.1
		- G 29	116
	Hittelwert	Minimum	123
30° Biegungen über
Radius von 14,25 nun
Vorderenden	104,4	66
Hinterenden	106,6	97

Duktilitat: Alle Muster passierten einen lX-Wrap-Test.

(Wickeltest).

-♦■ Torsion und Biegungsteste sind normalerweise nicht Üblich für diese Drahttype. Die Teste wurden nur aus allgemeinem Interesse durchgeführt in Obere instirnmung mit dem Testverfahren für verbesserten Pflugseildraht. Alle getesteten Muster passierten die Torsion- und Biegungaspeaifikationen für verbesserten Pflugseildraht.

Das 1,3 -mm. Vormaterial wurde gezogen durch 10 Steine bei 300 m/min, unter Verwendung eines trockenen Schmiermittels. Die Gesamtabnahme betrug 94,6 %. Die Matrizenabmes»ung war:

4,125 3,325 2,3 2,55 2,225 1,95 1,725 1,5 1,375 1,3 mn» .

Die folgenden Ergebnisse wurden arzieltt
Mechanische Tests an 7 Bunden von je ca. 136 kg

	Mittelwert	Minimum	Maximum
Zugfestlgkeitegrenzet
Vorderenden	22680 kg/cm2	22330 kg/em2	23380 kg/
Hinterenden	23170 " ■■-	22820 M	23520 "
♦ 90° Biegungen über
Radius von 6,75 mm
Vorderenden	59,3	51	69
Hinterenden	60,0	52	69

Duktilitatι Alle Huster passierten einen IX-Wrap-Teet.

(Wickeltest).

- G 30 -

BAD-05SiSiNAL-

η.Κυ

178316Ü ρ m 33 7βο.ι

tjy - G 30 -

Das Ziehen dieser Draht.type auf 1,3 ram aus einer Draht*- grüße iflr. 5 wird als eine aieralich hohe Beanspruchung in der Drahtziehpraxis betrachtet.

Beispiel III

Die Hikro-Fotoßraficn der Figur 12 wurden sämtlich erhalten aus der gleichen Schmelze von 0,57 Kohlenstoffstahl, Muster A und Π wurden genommen von einem Bund im Gewicht von ca. 101 kg, der in herkömmlicher Weise beim Auslauf des Drahtes aus dem Drahtwalzwerk gewickelt wurde. Das luftpatentierte Muster C und das Muster D mit Kühlungssteuerung wurden von Bunden genommen» die, wie beschrieben, in Verbindung mit Beispiel II bereitet wurden« Es wurde das gleiche Drahtwalzwerk benutzt wie in Beispiel II, und die Drahtgröße war 5,258 mm.

Der Unterschied in der Mlkro-Struktur mit den entsprechend niedrigeren mechanischen Eigenschaften und der geringeren Duktilität beim herkömmlich gekühlten Draht ist auf den fotos A und B gezeigt und beleuchtet den Effekt langsameren Kühlens und die Änderung im Urawandlungsverhalten. Die äußere Wicklung, die am schnellsten abkühlt, kommt am nächsten an ein luftpatentiertes Erzeugnis heran, während die innere Wicklung mehr kompaktes Ferrit und perlitisches Gefüge aufweist, das der Zähigkeit für das Drahtziehen ermangelt.

Eine typische luftpatentierte Struktur des gleichen Stahls ist gezeigt in fluster C. Es ist in weitem Maße ein sorbitisch-perlitisches Gefüge mit einem Minimum an Ferrit-Bildung*

- G 31 -

30983Q/0666-

20 382

30.11.1968 h.ko

P- Ik 33 760.1

■ ■■■.'■ ^; : ■'-.■_ : - G 31- - ■; -

Dieser Strukturtyp kann sehr erfolgreich zu Draht .gezogen werden. Muster D ist kennzeichnend in seiner gesamten Länge für Draht mit gekühlter Steuerung gemäß dieser Erfindung, und es kann gesagt werden, daß es bei einem Vergleich-rait der luftpatentierten Struktur günstig abschneidet. Die Mikro-Struktur zeigt minimale Ferrit-Bildung und ein feines sorbitisch-perlitischea Gefüge.

Beispie! IV

Ein Draht von 5,258 rom wurde gewalzt aus einem Federstahl wie in Beispiel II beschrieben. Pas Bundgewicht betrug ungefähr 181 kg... Der Stahl enthielt 0,66 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 0,83 Gewichtsprozent Mangan und 0,17 Gewichtsprozent Silizium. Testmuster wurden genommen von etwa jedem zehnten Ring, und zwar wechselweise zwischen Seite und Zentrum auf der Transportvorrichtung mit Besteuerter Kühlung. Die folgende Tabelle zeigt die Gleichförmigkeit des Drahtes Über seine ganze Länge.

Test-Nr. Seite der Transportvorrichtung
äußerste 7iugfestigkeitsgrenae (kg/cw2)

Zentrum der Transportvorrichtung äußerste Zugfeatigi (kg/cm²)

1	9962,H
2	10165,«*
3
	9899,H
5 e	10087
D- 7	9797,2
8	10128,3
9
10	10010
11	10128,3
12
13	10070,2
m	1027 8,1

9833,6

1003»», 5 10100,3 99 59,8

- G 32 -

BAD ORIGINAL

Test-Nr.	Seite der Transport- vorrrichtung äußerste Zugfestig- keltaßrenze (kg/cm2)	-	10053,4	-
15		9962,4
16	10090,5
17	10128,3	9940
18		9999,5
19	10090,5
20	10178	10221,4
21	1005 3,«1
22
23
24
25
26
27 .
28
29
Beispiel V

20 33 2

30.11.1968 h.ko

P 14 33 .760.1 - G 32 -

Zentrum der Transportvorrichtung äußerste Zugfestigkeitaarenze (ku/cm²)

10173,1 10115,7 9b61,G

10128,3 9084,7

Knüppel aus der gleichen Schmelze von unberuhigtem Stahl, Qualität C 1020 wurden gewalzt auf einen Durchmesser von 9,775 nun, wobei ein Posten gemäß dem Verfahren dieser Erfindung gesteuert gekühlt wurde und ein anderer in warmem Zustand gewickelt und in herkömmlicher Weise abgekühlt wurde. Foto» A und C der Fig. 13 zeigen die Mikro-Struktur und Zunderbildung bei dem herkömmlich gekühlten Draht, und Foto· B und D zeigen die Mikro-Struktur und die Zunderbildung bei der gesteuerten Kühlung.

Der herkömmlich gekühlte Draht hat eine Zugfestigkeitsgranze

2 "

von 413H,9 kg/dm und eine Flachenabnahme von 65,1 %. Der gesteuert gekühlte Draht lag bei 4457,6 kg/cm bzw. 65,9 %,

- G 33■ -

309830/ΟΒδδ

BAD ORIGINAL

20	J82	1	968	.1
30	.11.
h.	ko	3	TGO
P	IH 3

- G 33 -

Es kann aus den Fotografien entnommen werden_t daß der herkömmlich gekühlte Draht eine Struktur von streifigem Ferrit mit intergranulärem Perlit besitzt* Die Struktur der gesteuert {gekühlten Muster im Vergleich dazu war feine ν und leichter gestreift mit leicht nadelförmigem Ferrit und intergranulcirep» Perlit. lter Zunderpelz bei dem herkömm lich gekühlten Draht war bedeutend schwerer und fester anhaftend.

Tin. Ik zeif^t typische Kühlkurven, die sich aus verschiedenen Behandlungen des Halzdrahtes ergeben. Hs kann er- ™ kannt werden, daß die gesteuerte Kühlung dieser Erfindung nicht die sich bein Bleipatentieren ergebende, ziemlich theoretisch dargestellte Kurve nachbildet, daß sie jedoch eine im wesentlichen vollständige Umwandlung d«s Austenits als Ergebnis bringt, bevor die Temperatur des Drahtes unterhalb der Temperatur ara Knick der inneren Kurve des Diagramms abgefallen ist (Punkt X). Die Breitenstreuuni·, die für die Kurve gezeigt ist, welche sich beim normalen Kühlen ergibt, resultiert daraus, daß der Draht bei einer Tenperatur von über etwa 760° C in Bundform gebracht wird und die Masse des Bundes bewirkt, daß die inneren Wicklungen langsamer abkühlen. Dies ergibt eine untragbare Schwan- g kun£ in den Eigenschaften. Diese Schwankungen müßten durch Luft- und Bleipatentieren ausgeschaltet und so der Draht für das Drahtziehen in geeigneten Zustand gebracht werden.

-Al-

BAü

Claims (3)

Patentansprüche

1. Vergüteter ^TVnl zstahldraht, hergcs teilt unter Anwendun« der. Stuf cnk'ihlun™ unru. ttplbnr .'ms '1er '.'alzhi tze des letzten Ferti.e^erüstes heraus,
^ekennzeic 'i net I u r c h einen Kohlenstoffgehalt ^r?t> otv;a -,4 bis 0,9 Gewichtsprozent und eine Mikrjo-kornstruictur, die i"iber die ρ es ar te ursprüngliche ".⁷nlzl^:m<"e irⁱ. w-esentlichen fileichna.ii« ist und überwiegend aus ' bleichf'"rr.i;i Verteilten fcLr:e.n

' Perlitkörnern mit perin.^en Ferrit-Einschlüssen an .lcr Korngrenze besteht und frei von Bainit ist, wobei diese MikroStruktur das direkte Produkt der allotropischen Umwandlung der ursprünglichen, aus dem '','alzprozeß hervorgegangenen, nicht wesentlich gewachsenen austenitischen Körnung darstellt und nahezu keine Spuren von kristallinen Wachstum aus einer v/eiteren Erhitzung?- behandlung zeigt.

.. A 2

3 0 9 8 3 0/0-668 _: ; _; ^sad omGi_NAL

LTE F-W₁HEMMERICH-GERDMULLEn-D-GROiJSt 22 Λ°> Π \\ . ?S

23. "ai 1972 Λ|ί) ..P .14 53 760, T-24 T'¹.. \

_ Λ Ί „ -

2, Veralteter Wilzstahldraht h-'Κ''λ \η<ίρnie- 1

d a du r c h « c i ο :i n 2. e i c !1 π e t , dnß ilie die nrahtoborflnr'-.o i^cüocLernlc·· Zundcrschiciit Oh en Tal Is über die len.i-itt· urs'^r-'hiiil ic'-re Ivalzliinqe IiIo iciiriii'Pi i·"; iiaarr Isf; i.'\ tm<' π^::γ-'ήϊ ^;st, in dem ¹¹TiSt itbore ich nur /Ppuran vcv l;kscn und M.i^netit aufweist und der . "cw ichtsanteil in dor ur.^r:v»rün;;Iieben, aus den ^!;al/.-pro.zcß hervor.icH'Hi^enrn rtf'rlo i^eni^or a,ls 1 % des nraht"e\v'ichtes beträft.

3. Vergüteter "'al zs tali !draht nach den Ansprüchen 1 und/o.ifr

d .a d UT e.h. r: e Y e η η ~ e i c Fi ν e t _t

daß der ohne, weitere Verip'itunijs'.'ehandlunn zieh fähige ^r'r,'iht über seine /iesante urspr'"-5nßliche H'alzlänge einen Zugfestir.keitss-treuberoich von xs'eniger als 7Π0 kg/cn" und in 'fittel eine AST-!-^rHier^cbnittsaKnahnö-schv/ankuii". von weniger als ί 1ⁿ % aufv;eist,

4, Vergüteter 'Valzstahldraht nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3...'..".
g e k ο η η ζ e i c π η c t (I u r c Ii einen ursprünglichen Zunder-,ev/ichtsanteil von weniger als 0,61, ·

309830/OSSS * iad osksimal

Endo

Le e rs e i te