DE1937918A1

DE1937918A1 - Verwendung von Zirkonsilikat als Waermetraeger beim Wirbelschichtpatentieren von Walzdraht

Info

Publication number: DE1937918A1
Application number: DE19691937918
Authority: DE
Inventors: Eckehard Dr-Ing Forster; Hans Dr-Ing Geipel; Wilfried Dipl-Ing Heinemann
Original assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Current assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Priority date: 1969-07-25
Filing date: 1969-07-25
Publication date: 1971-03-04
Also published as: DE1937918C3; US3618223A; DE1937918B2

Description

1937918 Andrejewski & Honke Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski

. . ^ AÖ^/ti Diplom-Ingenieur

Anwaltsakte: 33 080/H- ^ ^^

Essen, den 14. Juü 1969 Kettwiger Straße 36

Patentanmeldung

Hüttenwerk Oberhausen

Aktiengesellschaft

42 Oberhausen, Essener Str_e 66

Verwendung von Zirkonsilikat als Wärmeträger beim Wirbelschichtpatentieren von Walzdraht

Die Erfindung bezieht sich auf das Patentieren von WaIzdraht aus der Walzhitze heraus in einer Wirbelschicht aus feinkörnigen Wärmeträgern,- und hat die Verwendung spezieller Wärmeträger zum Gegenstand,

Es ist bekannt, beim Drahtpatentieren das zum Abschrecken des oberhalb AC, erhitzten Stahldrahtes (im folgenden kurz Draht) übliche Bleibad durch eine Wirbelschicht zu ersetzen. Eq 1st ferner bekannt, daß der in der Wirbelschicht abgekühlte Draht in seinen Eigenschaften praktisch völlig

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den Eigenschaften eines normalen bleipatentierten Drahtes entspricht. Die Eigenschaften des erzeugten Drahtes werden dabei stark von der Temperatur der Wirbelschicht« die zur Abkühlung benutzt wird, beeinflußt. Dabei wurde vorgeschlagen, " die Wirbelschicht mit Tonerde-, Siliziumkarbid- oder Ferrosiliziumkörner als Wärmeträger zu betreiben. Ein besonderer Einfluß des Werkstoffes der Wärmeträger auf das Produkt wurde bisher nicht beobachtet.

Infolge der verhältnismäßig komplizierten Handhabung in der Wirbelschicht hat sich die Wirbelschicht beim üblichen Drahtpatentieren bisher nicht einführen können, obwohl infolge der Einsparung von Blei gewisse Kostenvorteile denkbar wären. Dagegen bietet die Wirbelschicht Vorteile beim Patentieren von Walzdraht aus der Walzhitze. Blei ist in diesem Falle wegen der hohen Bleikosten nicht mehr anwandbar. In Großanlagen ist ) es wesentlich besser möglich, die Schwieirgkeiten der Wirbelschicht, -Abgasentstaubung etc. - kostengünstig zu lösen. Ein derartiges Verfahren ist auch in der Vergangenheit vorgeschlagen worden. .

Der Erfindung liegt die überraschende (nicht zum Stand der Technik gehörende) Feststellung zugrunde, daß die Eigenschaften des erzeugten Drahtes von de« in der Wirbelschicht verwendeten körnigen Material abhang*« können. - Als feinkörnige Wärmeträger für solche Wirbelsohiohten stehen grundsätzlich eine .

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Vielzahl von Materialien zur Verfügung« z.B. die erwähnten Stoffe Tonerde« Siliziumkarbid oder Ferrosilizium, aber auch Magnesiumoxid oder einfacher Natursand. Alle diese Materialien sind Jedoch alt Nachteilen behaftet. So ergibt sich z.B. bei der Anwendung von Ferrosilizium in der Großanlage infolge einer langsamen Oxydation von Silizium ein zu hoher Verbrauch des Materials. Ebenso verursacht die Verwendung von Siliziumkarbid wegen des hohen Materialpreises hohe Kosten, über die Abhängigkeit der Qualität des patentierten Walzdrahtes von diesen Materialien liegen keine Veröffentlichungen vor. Sie ist auch nicht erheblich. In der Praxis hat man die feinkörnigen Wärmeträger bisher hauptsächlich nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausgewählt.

Ein einfaches Qualitätskriterium des erzeugten Drahtes ist zunächst die Zugfestigkeit. Sie ist bei einem bleibadpatentierten Material im wesentlichen vom Kohlenstoffgehalt des Drahtes abhängig und beträgt etwa

50 + 100 χ % C (kg/mm²).

Die Festigkeit des aus der Walzhitze in einer üblichen Wirbelschicht aus Tonerde, Magnesiumoxid oder Sand patentierten Drahtes liegt im allgemeinen etwa 2 % unter diesen Werten. Ein weiteres wichtiges Qualitätskriterium für den erzeugten Draht ist die Zahl der Biegungen, die der gezogene Draht unter be-

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stimmten Bedingungen aushält. Diese Bedingungen sind zumeist durch eine Norm festgelegt, die gleichzeitig die Mindestzahl an Biegungen angibt, die ein Draht, der für einen bestimmten Zweck verwendet werden soll, aushalten muß. Es stellt sich heraus, daß die aus der Walzhitze in der Wirbelschicht patentierten Drähte im Mittel etwa l40# des von der deutschen Norm für Seildrähte DIN 2078 verlangten Wertes erreichen, wenn als Fließmittel Magnesiumoxid, Tonerde, Sand oder ein ähnliches Mittel verwendet wird. Das entspricht den bei üblicher Bleibadpatentierung normalerweise erhaltenen Werten. Die von der Norm verlangten Werte werden erreicht bis zu einem Drahtdurchmesser von 1,8 mm hinunter bei 5*5 mm Walzdrahtdurchmesser.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eigenschaften von in der Wirbelschicht vergüteten Walzdraht roch weiter zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt der Erfindung durch die Verwendung von Zirkonsilikat als feinkörnigem Wärmeträger beim Patentieren von Walzdraht aus der Walzhitze heraus in einer Wirbelschicht aus solchen feinkörnigen Wärmfcträgern. Nach bevorzugter Ausführungsform weisen die feinkörnigen Wärmeträger aus Zirkonsilikat eine Korngröße von im Mittel 0,1 mm auf und eine runde Kornform. Unter Zirkonsilikat werden die vorzugsweise in Australien gefundenen Zirkonsande verstanden, die unaufgemahlen die runde Kornform besitzen.

Überraschend stellte sich heraus, daß beim Einsatz von Zirkonsilikat als feinförmige Wärmeträger die Festigkeit des in der Wirbelschicht vergüteten Drahtes um etwa 3 % gesteigert werden

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konnte, bei sonst entsprechenden Bedingungen. Überraschend war aber vor allem der Effekt, daß die Biegewerte des gezogenen Drahtes sich merklich erhöhen und im Mittel 150 l80 % des von der deutschen Norm für Seildrähte DIN 2078 verlangten Wertes erreichten. Optimale Werte erreicht man, wenn die feinkörnigen Wärmeträger aus Zirkonsilikat eine bestimmte kinetische Energie aufweisen, während der Draht in ausgefächertem Zustand sich mit einer Geschwindigkeit von 40 - 130 cm/s, vorzugsweise 50 - 100 cm/s, durch die Wirbelschicht bewegt. Die optimale kinetische Energie der Wärmeträger wird erreicht, wenn die Wirbelschicht mit einer bestimmten Leistung betrieben wird, die dem durch die Wirbelschicht strömenden Gas entnommen wird. Diese Leistung, die zum Einstellen der optimalen kinetischen Energie der Teilchen erforderlich ist, beträgt bei 300 mm Wirbelschichthöhe 0, 7 * 10² bis h · 10⁵ m kp/s je m² Wirbelschichtfläche, vorzugsweise 0,8 · 10 bis 2 · 10^ m kp/s je m Wirbelschichtfläche und ist der Höhe der Wirbelschicht proportional. Das läßt vermuten, daß der erreichte Effekt nicht nur auf besonderen Mechanismen der Wärmeleitung in der Wirbelschicht aus feinkörnigem Zirkonsilikat beruht, sondern auch auf der Oberflächen-Mikrostruktur des behandelten Drahtes, die sich bei Verwendung von Zirkonsilikat in der Wirbelschicht anders einstellt als bei Verwendung der bisher üblichen feinkörnigen Wärmeträger.

Im folgenden wird die Erfindung an einem Beispiel erläutert:

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Ein Draht mit 0,55 % Kohlenstoff, 0,2 % Si, 0,5 % Mn, 0,017 % Fund 0,020 % S₁ 0,004 % N wurde auf einer kontinuierlichen Drahtstraße auf 5*5 nun rund gewalzt und anschließend an die Walzung im ausgefächerten Zustand in einer Wirbelschicht ab-P gekühlt. Die Wirbelschicht wurde mit Tonerde der Korngröße 0,08 - 0,15 nun betrieben. Es ergab sich ein Draht mit einer

Zugfestigkeit von 104 kg/mm und 53 % BruchefiEcnnürung. Dieser Draht wurde auf 1,8 mm 0 gezogen. Das Ziehen erfolgt in 10

Zügen. Er erreichte danach eine Festigkeit von 195 kg/mm . Die Biegezahlen, geprüft nach der deutschen Horst DIN 2078, betrugen im Mittel 14 und schwankten zwischen 12 und 16. Der von der Norm für Seildrähte verlangte Mindestwert beträgt bei dieser Festigkeit und diesem Drahtdurchmesser 10 Biegungen.

Draht der gleichen Schmelzen wurde anschließend gewalzt unter gleichen Temperatur- und Verfprraungsbedingangen und ebenfalls aus der Walzhitze in ausgefächertem Zustand patentiert, und zwar in einer Wirbelschicht aus Zirkonsilikat von 300 mm Höhe, Korngröße etwa 0,1 mm,, Dieser Draht erreicht eine Festig keit von 108 kg/mm . Er wurde ebenfalls auf 1,8 mm 0 gezogen und erreichte in gezogenem Zustand eine Fähigkeit von 199 kg/

mm ο Seine Biegewerte - geprüft in der gleichen Weise - lagen im Mittel bei 16 Biegungen und streuten zwischen 14 und 1$ Biegungen. Die oberen Werte stellten sich ein* wenn die Wirbelschicht mit einer Leistung von 1,2 · 1(P m kp/s je m Wirbelschicht betrieben wurde und der Draht in ausgefächertem Zustand mit einer Geschwindigkeit von 70 ca/s durch die

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Wirbelschicht bewegt wurde. Die einzelnen feinkörnigen Wärmeträger wiesen die angestrebte kinetische Energie auf. Es ist also durch die Abkühlung des Drahtes im Zirkonsilikat eine wesentliche Verbesserung der plastischen und elastischen Eigenschaften des Drahtes erreicht worden. Zirkonsilikat hat darüber hinaus keine unangenehmen Nebenwirkungen. Es erleidet keine Verluste durch Oxydation und reagiert in keiner Weise, weder mit dem zum Durchwirbeln der Wirbelschicht benutzten Luftsauerstoff noch mit dem Draht.

Ansprüche :

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Claims

Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honko, 43 Essen, Kettwiger Straße 3ό -S- Ansprüche

1. Verwendung von Zirkonsilikat als feinkörniger Wärmeträger beia Patentleren von Walzdraht aus der Walzhitze heraus in einer Wirbelschicht aus solchen feinkörnigen Wärmeträgern.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekenseichnet, daß die feinkörnigen Wärmeträger eine Korngröße von im Mittel 0,1 so aufweisen.

3. Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daS die feinkörnigen Wärmeträger aus Zirkonsilikat eine kinetische Energie aufweisen, die sich einstellt, wenn die Wirbelschicht alt einer Leistung betrieben wird, die bei 300 ob Wirbelachichthöhe 0,7 · 10² bis 4 · 10^ a kp/s Je m²

Wirbelachichtflache, vorzugsweise 0,8 ·· 10² bis 2 · 10-⁵ a kp/s Je a² Wirbelachichtflache Wirbelschicht proportional 1st.

kp/s Je a² Wirbelachichtflache beträgt und der Höhe der

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