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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahldraht Die Erfindung
bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Stahldraht durch
Walzen sowie auf eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung.
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Bei den gegenwärtig bekannten Herstellungsverfahren für Stahldraht
durch Warmwalzen, der üblicherweise mit Walzdraht bezeichnet wird, wird der Draht
am Ausgang des letzten Fertiggerüstes des Walzwerkes einer geregelten Abkühlung
unterzogen, bevor er aufgehaspelt und so dann zu einer Drahtzieherei geschickt wird.
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Die Abkühlung wird im allgemeinen durch auf den Draht gespritztes
Wasser bewirkt, worauf dieser mittels eines geeigneten Haspels aufgehaspelt wird,
wobei eine Luftabkühlungs einrichtung vorhanden oder nicht vorhanden ist, durch
die die Abkühlung des Drahtes fortgesetzt wird,
Die verschiedenen
Einrichtungen zeigen eine Anzahl von Nachteilen, durch die ihr Anendungsbereich
sowie ihre Leistungsfähigkeit eingeschränkt sind.
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Zu diesen Nachteilen kann man die ungenügenden Werte verschiedener
Eigenschaften des nach diesen Verfahren hergestellten Walzdrahtes rechnen. Zum Beispiel
zeigt ein nach dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellter Walzdraht mit 0,6 %
C bei der Ausführungsform, bei welcher der Haspel nicht gekühlt wird, die folgenden
Eignschaften: Bruchbelastung: 70 bis 75 kg/mm2 prozentuale Zunahme der Verzunderung:
0,6 % Einschnürung: 35 % Ziehfähigkeit: ohne Patentieren ungenügend Die Prüfung
dieser Eigenschaften hat zu der Überlegung geführt, dass ein derartiger Draht ungenng-de
mechanische und Zieheigenschaften zeigt.
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Wenn man andererseits einen Draht der gleichen Zusammensetzung betrachtet,
der nach dem gleichen Verfahren hergestellt wurde, der jedoch mit einem Haspel mit
Luftkühlung aufgehaspelt wurde, stellt man geringfügig verbesserte Eigenschaften
fest., so zum Beispiel den Anstieg der Bruchbelastung von 70 bis 75 kg/mm2 auf 85
bis 90 kg/mm2. Dennoch kommt es zu einer erhebllchen Streuung der Drahteigenschaften,
die auf die ungleichmassige Art der Abkühlung zurückgehen dürfte.
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Zur Behebung dieser Nachteile und insbesondere zur Verringerung der
Unglsichmäsigkeiten der Abkühlung ist man schon zu offenen Drahtwindungen übergegangen,
und zwar sowohl zu flach liegenden als auch ze senkrechten. Die aufeinanderfolgenden,
schraubenförmigen Windungen werden zum Beispiel mit Hilfe eines Förderers fortbewegt
und darüber hinaus der laiftabkühlung unterworfen,
Dieses Vorgehen
zeigt gewisse Vorteile im Bezug auf die vorher beschriebenen Verfahren. Bei dem
oben wiedergegebenen zahlenmässigen Beispiel wurde eine Steigerung der Bruchbelastung
auf 95 bis 100 kg/mm2 und der Einschnürung auf 50% erzielt, während eine Weiterverarbeitung
ohne Vorpatentierung nicht mehr undurchführbar war.
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Dennoch zeigt das zuletzt beschriebene Verfahren gleichfalls noch
andere Nachteile, zu denen zu zählen sind: - die Bedeutung des Investitionsaufwandes,
bedingt durch die Kosten des Förderers und der erforderlichen Gebläsemaschinen;
- die Anpassungsschwierigkeit an die Walzstrasse wegen der bedeutenden Länge der
Reihe der ausgelegten,.offenen Windungen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine zu
dessen Durchführung geeignete Vorrichtung, wobei diese Nachteile behoben werden.
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Das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnet sich im wesentlichen
dadurch,dass der Draht am Austritt aus dem letzten Fertiggerust der Warmwalzstrasse
einer besonderen AbkUhlung unterzogen wird, die aus mehreren Wasserkühlperioden
besteht, die durch Perioden . in denen der Draht der Luft ausgesetzt ist, unterteiit
sind, wobei der Abkühlung' eine zum Beispiel unter Luftaussetzung verlaufende Homogenisierung
des Drahtes folgt, während die AbkuhlungsintenSität derart geregelt ist, dass während
der Zeit, die der Draht für den Weg zwischen dem Austritt aus dem Fertiggerüst und
der Stelle hendtigt, wo die Drahtte-mperatur homogenisiert wird, diese auf einen
Wert erniedrigt wird, der glichst gleich denjenigen ist, der dem den Draht bildenden
Stahl den Beginn der allotropischen Austenit-Perlit-Umwandlung mit dem geringsten
zeitlichen Abstand, gerechnet vom Anfang der Drahtabkühlung an, gestattet.
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Ersichtlich ist die im Nachstehenden als kritische Zeit bezeichnete
Zeit, die der Draht für die Zurücklegung des genannten Abstandes benötigt, genau
gleich diesem Mindestwert. Die Kenntnis des Wertes dieser Mindestzeit kann man dem
für den jeweiligen Stahl gut bekannten kontinuierlichen Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild
entnehmen.
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Gleichfalls wird erfindungsgemäss zwischen dem Zeitpunkt nach der
Abkühlung,woci der Draht als von homogener Temperatur angesehen wird, und denjenigen
der Windungsbildung ein Zeitintervall vorgesehen, das hinreichend ist für den größten
Teil der allotropischen, in dem genannten Draht stattfindenden Umwandlung. Eine
Ermittlung dieser Zeit gelingt gleichfalls leicht nach dem entsprechenden kontinuierlichen
Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild, in welchem die Funktion der Temperatur und
der Zeit der beiden wohlbekannten Kurven des Anfanges und des Endes der allotropischen
Austenit-Perlit-Umwandlung dargestellt sind.
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In der Praxis ergibt sich bei Kenntnis des kontinuierlichen Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubildes
eines bestimmten Stahles und der Walzendgeschwindigkeit eines aus dem genannten
Stahl bestehenden Drahtes, dass sich der Abstand für die Haspelanordnung festlegen
lässt, bei welchem der grösste Teil der allotropischen Umwandlung vor Eintritt in
den Haspel erfolgt ist. Entsprechend einem der kennzeichnenden Grundgedanken der
Erfindung wird der Haspel auf einer Vorrichtung angeordnet, die eine leichte Veränderungsmdglichkeit
ihrer Lage besitzt und zum Beispiel eine verschiebbare und mit Rollen versehene
Vorrichtung ist, um in jedem Falle den Abstand vom letzten Fertiggerüst bis zum
Haspel auf einen optimalen Wert einstellen zu können, der sich aus den Kurven des
kontinuierlichen Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubildes des den Draht bildenden
Stahles und der Walzendgeschwindigkeit des Drahtes ergibt.
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Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens, die für einen
gesamten Herstellungsbereich von Stahldrähten
verschiedener Art
vorgesehen ist, sieht man die Anordnung des Haspels in einer derartigen Entfernung
vom Austritt aus dem letzten Fertiggerüst vor, die in Übereinstimmung mit dem vorbeschriebenen
Verfahren eine Abkühlung und ein Haspeln bei denjenigen Drähten gestattet, bei denen
die kritische Zeit vergrössert ist. Es genügt übrigens, bei den anderen Drähten
mit kürzeren kritischen Zeiten die Drahtabkühlung durch die Wasserstrecken derart
einzustellen, dass ihre Temperatur die ideale Temperatur entsprechend ihrer kritischen
Zeit in höchstens der kritischen Zeit erreicht.
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Zum Beispiel beträgt die zu erreichende Idealtemperatur für einen
Walzdraht mit 0,6 % C annähernd 540°C. Die erreichte Temperatur kann dennoch als
gut angesehen werden, wenn sie zwischen 510 und 5900C liegt. Wenn man andere Drahtarten
in Betracht zieht, sind die zu erreichenden optimalen Temperaturen leicht den entsprechenden
kontinuierlichen Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubildern zu entnehmen.
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Das erfindungçmässe Verfahren unterscheidet sich von den früheren
Verfahren durch die folgenden, ihm eigentümlichen Vorteile: - Eine Drahtstruktur,
die derjenigen, die durch das Bleibad-Patentieren erreicht wird, sehr nahekommt,
Es erlaubt also, einen sehr gut tiehfähigen Draht ohne Vorpatentieren herzustellen;
- eine niedrige prozentuale Verzunderung (.L 0,3 %); - ausgezeichnete mechanische
Eigenschaften, zum Beispiel zeigt ein Draht mit 0,6 % C eine Bruchbelastung von
95 kg/mm² und eine Einschnürung von 55 %; - gute Gleichmässigkeit der Eigenschaften
wie bei einer Drahtbehandlung ohne Aufhaspeln; - Verringerung des Investitionsaufwandes;
- Anwendbarkeit auf zahlreichen Stahlarten.
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Zur Erleichterung des Verständnisses der Beschreibung werden die
Grundzüge und kennzeichnenden Merkmale des erfindungsgemässen Verfahrens anhand
zweier nicht maßstäblich wiedergegebener Schematä veranschaulicht.
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In Fig. 1 zeigt 1 das letzte Fertiggerüst einer Walzstrasse.
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Der Draht 2 verlässt dieses Gerüst in Richtung des Pfeiles 3 und
läft durch drei Wasserstrecken 4, 5 und 6, die durch die Zwischenräume 7 und8 voneinander
getrennt sind. Der Wasserstrecke 6 folgt eine freie Strecke 9, innerhalb welcher
sich die Drahttemperatur aus0bicht und deren Fnde mit 10 bezeichnet ist, wobei die
Dauer (kritische Zeit),die der Draht für die Strecke zwischen 1 und 10 benötigt,
mit 11 bezeichnet ist.
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Bei Fig. 2, in welcher die Temperaturen als Ordinaten und die Logarithmen
der Zeiten als Abzissen dargestellt sind, zeigen die Kurven den Beginn 12 und das
Ende 13 der allotropischen Austenit-Perlit- Umwandlung des den Draht bildenden Stahles.
Die Zeit 11, die entsprechend für den Weg zwischen 1 und 10 ausgewählt wurde, ist
genau gleich derjenigen auf der Kurve 12, die ihrem Punkt mit der geringsten Annäherung
an-die Ordinatenachse entspricht.
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Diesem Minimum 11 entspricht eine Temperatur 14, die die gewählte
Endtemperatur für den sich an der Stelle 10 befindenden Draht ist. Bei Kenntnis
der Anfangstemperatur 14 am Anfang der Drahtabkühlung an der Stelle 1 kann man leicht
die kennzeichnenden Merkmale der anzuwendenden Abkühlungsvorrichtung ermitteln.
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Obrigens vermittelt das Diagramm nach Fig. 2 auch die Kenntnis der
maximalen Zeit 16, die für die Beendigung der allotropischen Umwandlung des Stahles
erforderlich ist, Demgemäss kann man die Zeit 17, die wenig kürzer als die Zeit
16 ist, abschätzen, die für eine allotropische Umwandlung des grösseren Anteiles
erforderlich ist und genügt, um die Drahteigenschaften nicht durch die Abkühlbedingungen
am Haspel 18 zu beeinflussen.