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Verfahren zur Behandlung von Metalidrähten Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Behandlung von Metalldrahten und insbesondere von Stahldrähten,
das auf die verschiedenen Phasen der Herstellung anwendbar ist.
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Es ist bekannt, daß die Herstellung von Stahldrähten im wesentlichen
auf eine oder zwei Herstellungsarten abgestellt ist. Bei der ersten Art der Herstellung
handelt es sich um das Warmwalzen des Stahles zu Drahtform, wodurch sich ein im
allgemeinen als Walzdraht bezeichnetes Produkt ergibt, dessen Durchmesser normalerweise
über 5 mm liegt und das in Bunden oder Ringen ausgeliefert wird. Die zweite Herstellungsart
ist das Ziehen dieses Walzdrahtes zu einem Draht geringeren Durchmessers in einem
oder mehreren Ziehvorgängen.
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Das im Nachstehenden zu beschreibende Verfahren ist anwendbar für
Walzdraht, und zwar entweder unmittelbar nach dessen Austritt aus dem letzten Walzgerüst
(mit oder ohne Führungsrohr) oder vor dem Ziehen, sowie für Draht, der bereits einen
oder mehrere Ziehvorgänge durchlaufen hat.
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Darüberhinaus ist das nachstehend beschriebene Verfahren auf Stahldrähte
unabhängig von deren Kohlenstoffgehalt anwendbar. Dennoch wurden besonders vorteilhafte
Ergebnisse bei der Behandlung von Walzdraht aus Hartstahl erzielt, d.h. aus einem
Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0.4 und 0.85 %.
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Wenn man zunächst die Probleme der Behandlung von warmgewaiztem Walzdraht
untersucht, so ergibt sich, dass die Qualität des Drahtes von den verschiedenen
Bedingungen dieses Drahtes als Ganzes abhängt, von denen beispielsweise genannt
seien die Abmessungen und insbesondere der Querschnitt des Drahtes, die Reinheit
des verwendeten Stahles und vor allem das Vorhandensein etwaiger Einschlüsse, die
Festigkeitseigenschaften des Drahtes, und zwar vor allem seine Zugfestigkeit, aufgrund
des Feingefüges des Stahles, die Homogenität durch diese und entlang dieser Mikrostruktur
und schliesslich das Aussehen der Drahtoberfläche und hier vor allem der etwaige
Oxydationszustand des Produktes.
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Von diesen für die Endqualität eines Walzdrahtes entscheidenden Bedingungen
hängen das Feingefüge des Drahtes und die Homogenität dieses Feingefüges sowie die
Art und der Grad der Verzunderung fast ausschliesslich von der Behandlung des Drahtes
in den letzten Walzgerüsten und vom Verlauf sowie der Gesetzmässigkeit der Abkühlung
des Drahtes beim Austritt aus dem letzten Walzgerüst ab.
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Es ist desweiteren bekannt, dass der zur weiteren Ziehbearbeitung
vorgesehene Walzdraht, bis er praktisch schlackenfrei ist, fast immer drei Behandlungen
untersogen wird, und zwar der Beizung, der Patentierung (im allgemeinen zur Unterscheidung
von den Patentierungsbehandlungen während des Ziehens als Vorpatentierung bezeichnet)
und dem Kalkauftrag. Die Beizung dient dem Zweck, die den Draht nach dem Walzen
oder nach dem Patentieren um-ebende Oxydschicht zu entfernen; die Vorpatentierung
ihrerseits soll dem Walzdraht vor dem Ziehen ein ausreichendes Gefüge verleihen,
und zwar entweder um den Ziehvorgang zu vereinfachen oder um ausreichende Endeigenschaften
des Drahtes sicherzustellen; und die Kälkung schliesslich ist eine Vorbereitung
der Oberfläche zur besseren Haftung des während des Ziehens zur Verwendung kommenden
Ziehmittels.
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Diese im allgemeinen in der Drahtzieherei durchgeführten Behandlungen
sind um so kostspieliger je geringer die herzustellende Drahtmenge und hieraus erklärt
sich das Interesse an einer teilweisen oder vollständigen Durchführung dieser Behandlungen
am Austritt aus der Walzstrasse selbst.
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Zu diesem Zweck llurden bereits verschiedene Verfahren zum kontrollierten
Abkühlen des Drahtes vorgeschlagen, und zwar im allgemeinen in nicht geschlossenen
Windungen.
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Mit den interessantesten dieser gegenwärtig bekannten Verfahren km
m dennoch nicht auf die Vorpatentierung mit Luft (Patentierung vor dem ersten Ziehvorgang)
und in gewissen, um genau zu sein seltenen Pällen auf die Bleivorpatentierung verzichtet
werden; bei zahlreichen Verwendungszwecken bleibt die Bleivorpatentierung unerlässlich,
um vor oder nach dem Ziehen mit Sicherheit eine geeignete Gefügeausbildung zu gewährleisten.
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Diese am Austritt des letzten Walzgerüstes zur Anwendung kommenden
Verfahren bewirken eine Verringerung der auf dem Draht gebildeten Zunderschichtdicke,
ohne jedoch die Beizung in der Drahtzieherei umgehen zu können; schliesslich gewährleisten
sie eine annehmbare Homogenität entlang des Drahtes, die jedoch geringer ist als
beim Patentieren und vor allem bei der Bleipatentierung.
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Neben diesen Methoden, von denen mehrere industriemässig zur Anendung
kommen, wurde eine technik auf der Grundlage der Abkühlung des Walzdrahtes durch
in einem Fliessbett enthaltene Stoffe vorgeschlagen. Was das Gefüge des Produktes
angeht, so scheinen die mittels dieser neuen Technik erzielbaren Ergebnisse zufriedenstellend
zu sein.
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Auf der Negativseite dieser Fliessbett-Techniken jedoch erscheinen
verschiedene Nachteile wie beispielsweise die komplizierte technische Durchführung
und die erhöhten Anlagenkosten sowie die Wartungskosten durch den Umlauf von Stoffen
mit starker Abrieb- bzw. Schleisswirkung.
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Die erste Zielsetzung der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung
von Walzdraht direkt bei dessen Austritt aus dem letzten Walzgerüst, um dem Draht
Eigenschaften und vor allem ein Feingefüge und eine Zugfestigkeit zu verleihen,
die den Erfordernissen des Endverbrauchers und speziell der Drafitziehereien besscr
angepasst sind.
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Unter einem weiteren Gesichtspunkt und im Hinblick auf die eingangs
dieser Beschreibung erwähnte zweite Herstellungsart betrifft die Erfindung ebenfalls
die Behandlung des Drahtes in Drahtziehereien, und zwar vor oder zwischen den verschiedenen
Ziehvorgängen.
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Es ist nämlich bekannt, dass es gegenwärtig praktisch unmöglich ist,
Metalldrähte mit einem Durchmesser von weniger als 5 mm in einem Warmwalzwerk herzustellen.
Die
Herstellung von Metalldrzhten geringeren Durchmessers erfordert
einen oder mehrere Ziehvorgänge, in deren Verlauf das Feingefüge des Drahtes und
somit dessen Festigkeitseigenschaften verändert werden. Aus diesem Grunde wurde
in Drahtziehereien dazu übergegangen, neben der etwaigen Vorpatentierung entsprechend
dem jeweiligen Enddurchmesser des Drahtes und den gewünschten Eigenschaften oder
Qualitäten gegebenenfalls eine oder mehrere Zwischenpatentierungen vorzusehen, um
das Feingefüge desMetalldrahtes wiederherzustellen. Diese Patentierungsvorgänge
vor oder während des Ziehens erfolgen entsprechend dem jeweiligen Fall durch eine
Wärmebehandlung entweder in einem Bleibad, in einem Salzbad oder ganz einfach an
der Luft. Diese verschiedenen Verfahren haben jedoch die dem Fachmann wohlbekannten
Nachteile im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit.
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Eine zweite Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist, um genau zu
sein, die Durchführung der Vorpatentier- und Patentierbehandlungen in Drahtziehereien
auf anderem Wege als nach den herkömmlichen Behandlungen wie beispielsweise die
Bleipatentierung.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zur Behandlung von Metalldraht ist
im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Draht eine Abkühlung in einer Flüssigkeit
aus einem wässrigen Medium erfährt, das in Suspension bzw. in Lösung einen oder
mehrere Stoffe enthält, deren Vorhandensein solche Wärmeübergangsbedingungen gewährleistet,
unter denen zumindest der grösste Teil der optimalen allotropen Umwandlung des Produktes
erfolgen kann, wobei die Flüssigkeit auf einen 75 % über ihrer Siedetemperatur in
0 liegenden Wert gebracht wird.
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Im Rahmen dieser Patentanmeldung sei unter einer optimalen allotropen
Umwandlung im Falle von Stahl diejenige Umwandlung
verstanden,
die nach Beendigung ein Gefüge ergibt, das praktisch einerseits frei von Ferrit
und andererseits frei von iiärte"efügen wie zum Beispiel Bainit bzw. Martensit ist,
welche an die Stelle des austenitischen Gefüges im ursprtinglichen Zustand des Stahles
treten.
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In den meisten Fällen entspricht die Anfangstemperatur der optimalen
allotropen Umwandlung des Stahles im Prinzip den Spitzen der CC- bzw. ZTU-Schaubilder.
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Bei der infragestehenden Behandlung hat der Drant zu Anfang eine Temperatur,
die über der Anfangstemperatur der allotropen Umwandlung liegt, und zwar ganz gleich,
ob die Behandlung an einem Walzdraht erfolgt, der aus dem letzten Warmwalzgerüst
austritt und immer eine hohe Temperatur hat, oder ob von einem Draht mit Umgebungstemperatur
ausgegangen wird, der durch eine bekannte Heizvorrichtung auf einen über der Anfangstemperatur
der allotropen Umwandlung liegenden Wert gebracht wurde.
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Gemäss einer vorteilhaften Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens
handelt es sich bei der Flüssigkeit um eine möglichst gesättigte oder übersättigte
wässrige Salzlösung.
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Diese wässrige Salzlösung wird zweckmässigerweise auf Siedetemperatur
gebracht, um eine optimale Hitzeaustreibung aus dem Draht zu gewährleisten und eine
konstante Temperatur sowie demgemäss konstante Drahtbehandlungsbedingungen sicherzustellen.
Desweiteren kann die wäsarige Salzlösung ein oder mehrere Salze enthalten.
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Für eine besonders vorteilhafte Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens wird eine Flüssigkeit gewählt, deren Wärmeübergangszahl zwischen 500
und 2.000 keal/m2/h/°C bei einer Oberflächentemperatur des Drahtes von etwa 5000C
liegt. Zum besseren Verständnis sei erwähnt, dass beispielsweise
eine
Lösung mit einem Gehalt von 80 % CaC12 und 20 6%Q Wasser und einer Temperatur von
160 bis 16500 mit Erfolg verwendet worden ist.
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Erfindungsgemäss kann es sich bei den in dem wässrigen Medium in Suspension
bzw. Lösung enthaltenen Stoffen um solche Stoffe handeln, die das Beizvermögen des
Bades erhöhen oder eine elektrolytische Beizung ermöglichen.
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Gemäss einer anderen abgewandelten Ausführungsform der Erfindung gewährleisten
die in dem weitgehendst auf Siedetemperatur gehaltenen wässrigen Medium in Suspension
bzw.
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Lösung befindlichen Stoffe eine solche Wärmeabfuhr des Drahtes, dass
die allotrope Umwandlung zumindest teilweise offensichtlich in Anbetracht der wohlbekannten
Erscheinung der Rekaleszenz weitgehendst isothermisch erfolgt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Abwandlung des erfindungsgemässen
Verfahrens sind die in dem wässrigen Medium in Suspension bzw. in Lösung befindlichen
Stoffe von soleher Beschaffenheit, dass sie ausserdem eine Passivierungsbehandlung
des Drahtes wie zum Beispiel eine Phosphatierung sicherstellen.
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Eine noch andere abgewandelte Durchführungsform des erfindungsgemässen
Verfahrens, die ausgehend von anderen Eigenschaften der verwendeten Stoffe eine
besonders wirtschaftliche und äußerst einfache Behandlung des Drahtes ermöglicht,
ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den in dem wässrigen Medium in Lösung
befindlichen Stoffen zumindest teilweise um spannungsaktive Substanzen handelt.
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Diese spannungsaktiven Substanzen können natürlichen Ursprungs oder
künstlich hergestellt sein.
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Im Falle der Verwendung spannungsaktiver Substanzen wird das wässrige
Medium zweckmässigerweise ebenfalls auf Siedetemperatur gebracht.
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Erfindungsgemäss können die infragestehenden spannungsaktiven Substanzen
Natrium- oder Kaliumpalmitate, -stearate oder -oleate sein.
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Entsprechend einer anderen zweckmässigen Durchführungsform dieser
besonderen erfindungsnemässen Abwandlung werden Reinigunsmittel in der Art von Natriumalkylsulfonat
verwendet.
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Der lähmen der vorligenden Erfindung wird durch die Verwendung eines
Gemisches aus mehreren Arten von spannungsaktiven Substanzen nicht verlassen.
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Diese abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
bietet den Vorteil, dass nach der Behandlung mit dem wässrigen Medium keine Spülung
erforderlich ist, da dieses Medium in Lösung nur spannungsaktive Substanzen enthält;
dies bedeutet eine wesentliche Einsparung sowohl im Hinblick auf die Anschaffungs-
als auch hinsichtlich der Betriebskosten.
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Darüberhinaus sind die zu verwendenden Mengen an diesen Substanzen
gering (im allgemeinen im Bereich von 1/1000 Vol.-%) und auch die Kosten für diese
Substanzen sind verhältnismässig niedrig.
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Schliesslich ist noch auf der Aktivseite dieser abgewandelten Ausführungsform
des erfindungsgemässen Verfahrens zu vermerken, dass die Bedingungen für die Abkühlung
des Drahtes durch die Flüssigkeit und speziell der Wärmeübergang selbst bei wesentlichen
Veränderungen des Gehalts an spannungsaktiven Substanzen im Medium, wenn zum Beispiel
die Menge der im wässrigen Medium befindlichen Stoffe von 2/1000 oder 3/1000 bis
1 Vol.-,O reicht, nur geringfügig verändert werden.
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Besonders vorteilhafte Ergebnisse konnten bei Verwendung einer anionischen
spannungsaktiven Substanz, die durch Kondensation von Äthylenoxyd auf Alkylphenolen
gewonnen wurde, als spannungsaktives Mittel erzielt werden. Der auf diese Weise
erhaltene Draht weist ein Feingefüge mit einer sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung
bemerkenswerten Homogenität auf.
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Um die Wirksaskeit dieses Verfahrens sogar noch weiter zu steigern,
hat es sich als zweckmässig erwiesen, den spannungsaktiven Substanzen entsprechende
Anteile anderer Stoffe zuzugeben, um den Wärmeübergang des Metalldrahtes zum Medium
zu erleichtern und um besonders während der Periode der allotropen Umwandlung eine
Abkühlgeschwindigkeit zu erreichen, die der Grössenordnung bei den Behandlungen
mittels voll gelöster Salzbäder entspricht.
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Zu diesen Stoffen zählen vor allem, jeweils einzeln oder als Gemisch,
Eisensulfat sowie Kupfersulfat.
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Das Kühlvermögen der spannungsaktive Substanzen enthaltenden Flüssigkeit
kann ebenfalls durch Erzeugung eines elektrischen Feldes um den zu kühlenden Draht
herum verändert werden, indem beispielsweise eine unterschiedliche kontinuierliche
Spannung zwischen dem Draht und einer mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Elektrode
beaufschlagt wird. Der Vorteil dieser abgewandelten Ausführungsform besteht darin,
dass eine einfache Regelung der Abkühlleistung der Flüssigkeit möglich ist, indem
auf die Richtung und die Intensität des elektrischen Feldes eingewirkt wird.
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Ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, können die
den beiden vorstehend beschriebenen abgewandelten Ausführungsformen eigenen Vorteile
ausserdem zusammengefasst werden, indem der Draht zunächst der
Wirkung
einer wässrigen Lösung eines Salzes wie beispielsweise CaC12 und dann der Wirkung
von Wasser mit spannungsaktiven Substanzen wie zum Beispiel Seife ausgesetzt wird.
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Neben den diesen beiden abgewandelten Ausführungsformen eigenen Vorteilen
hat das kombinierte Verfahren den zusätzlichen Vorteil einer Verkürzung der Drahtbehandlungsdauer,
d.h. die Summe der Drahtbehandlungszeiten in den beiden Medien bewegt sich weitgehendst
in der gleichen Grössenordnung, wie diese bei Behandlung des Drahtes in nur einem
einzigen dieser Medien zu erwarten ist. Neben seiner speziellen Wirkung im Hinblick
auf die Eigenschaften und das Gefüge des Drahtes kann das spannungsaktive Substanzen
enthaltende wässrige Medium desweiteren gleichzeitig als Spülmittel nach einer ersten
Behandlung in der CaC12-Lösung dienen.
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Gemäss einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere
für aus dem letzten Warmwalzgerüst austretenden Walzdraht anwendbar ist, erfährt
der Walzdraht zunächst eine Abkühlung im Führungsrohr, zum Beispiel bis auf eine
Oberflächentemperatur von 500 bis 900°C, sodann eine Abkühlung an der Luft, um eine
gewisse Homogenisierung der Temperatur zu erreichen, und schliesslich eine Abkühlung
mittels einer Flüssigkeit bestehend aus einem wässrigen Medium mit in Suspension
bzw. in Lösung befindlichen Substanzen, von denen eine oder mehrere vorhanden sein
können und Wärmeübergangsbedingungen gewährleisten, unter denen zumindest der grösste
Teil der optimalen allotropen Umwandlung des Produktes erfolgt, wobei die Flüssigkeit
auf einen 75 ß über ihrer Siedetemperatur in 0C liegenden Wert gebracht wird.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform dieser erfindungsgemässen
Abwandlung ist die erste Abkühlung, die der Draht nach Austritt aus dem Walzwerk
erfährt, eine
rapide Abkühlung mittels eines Mediums wie beispielsweise
Wasser bzw. Luft, während der im Falle von Stahl die austenitische orn,rösse reguliert
werden kann.
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Nach einer noch anderen abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemässen
Verfahrens erfolgt diese Regulierung der austenitischen Korngrösse während der ersten
beiden Phasen der Abkühlung.
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In den Fällen, da auf diese Weise eine Vorabkühlung des Drahtes erfolgt,
bevor er der Wirkung der erfindungsgemässen J?lüsigkeit ausgesetzt wird, muss diese
Vorabkühlung zweckmässigerweise so ausgeführt werden, dass die optimale allotrope
Umwandlung des Produktes nicht elnsetzen kann, bevor der Draht der Wirkung dieser
Flüssigkeit ausgesetzt wurde.
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Die Transportbedinngen (Geschwindigkeit, Dauer, Länge usw.) des Drahtes,
bevor er der Wirkung der erfindungsgemässen Flüssigkeit während der allotropen Umwandlung
des Stahles ausgesetzt wird, sind somit so zu bestimmen, dass den vorstehend erwähnten
Temperaturbedingungen für den Draht entsprochen wird.
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Falls erforderlich, können darüberhinaus bekannte Vorrichtungen wie
beispielsweise Strahlgeräte eingesetzt werden, um den Wärmeverlust des Drahtes zu
regulieren, wenn dieser aus dem Führungsrohr austritt, dergestalt, dass die vorstehend
angeführten Bedingungen hinsichtlich der Drahttemperatur berücksichtigt werden.
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Eine vorteilhaft abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemässen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die die optimale allotrope Umwandlung
des Produkts gewährleistende Flüssigkeit in einem Trog enthalten ist.
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Die Behandlung des Drahtes unter diesen. Bedingungen besteht darin,
dass der Draht in ein den oben spezifizierten Bedingungen entsprechendes wässriges
Bad eingeführt wird.
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Erfindungsgemäss erfolgt eine Zugabe von Wasser in das Bad entsprechend
der sich ergebenden Verdampfung, wobei diese Wasserzugabe durch ein automatisches
System zur Erfassung eines Temperaturanstiegs der wässrigen Lösung oder der Suspension
gesteuert werden kann.
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Weiterhin erfindungsgemäss wird die Drahttemperatur so gesteuert,
dass die allotrope Umwandlung beim Austritt aus dem Bad beendet ist; diese Temperatur
wird zweckmässigerweise zum Beispiel durch Regulierung der Verweilzeit oder der
Durchgangageschwindigkeit des Drahtes im Bad auf einem Wert zwischen 500°C und 5500C
gehalten.
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Gemäss einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der Erfindung
wird die Flüssigkeit auf den Draht aufgespritzt.
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Das Aufspritzen dieses Mediums auf den Draht kann entsprechend den
jeweiligen Erfordernissen in einem oder mehreren konzentrierten Strahlen aufeinanderfolgend
oder nicht aufeinanderfolgend, in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden oder
nicht aufeinanderfolgenden breiten Strahlen oder in einer Kombination derselben
erfolgen.
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In jedem Falle kann die Richtung von einem Strahl zum anderen verschieden
sein, und zwar im Hinblick auf die Homogenisierung der Drahtabkühlung.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemässe Verfahren in
mindestens zwei Phasen durchgeführt werden kann; diese Phasen können gegebenenfalls
verschiedene Vorgänge bilden wie beispielsweise die teilweise oder vollständige
allotrope Umwandlung im Verlauf einer Phase, die Behandlung in wässriger Beizlösung
bzw. die Phosphatierung des Drahtes in mindestens einer weiteren Phase. Während
dieser Vorgänge kann das wässrige Medium gegebenenfalls auf verschiedene Arten aufgebracht
werden.
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Schliesslich sieht die Anmelderin es im Rahmen des erfindungsgemässen
Verfahrens zur Behandlung von Draht als vorteilhaft an, die Behandlung der Drahtoberfliche
unter Beschleunigung des Abkühlprozesses nach Ende der alle tropen Umwandlung abzeschlies8en,
Zu diesem Zweck wird der Draht nach seiner Behandlung mit dem die kontrollierte
Abkühlung gewährleistenden wässrigen Medium zweckmässigerweise nach dem Spülen einer
Behandlung zum Schutz gegen Oberflächenoxydation unterzogen.
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Erfindungsgemäss kann diese Behandlung des Drahtes durch Eintauchen
in eine Lösung erfolgen, welche zum Beispiel die Passivierung des Drahtes -vor allem
die Phosphatierung-oder eine Beschichtung dieses Drahtes mit einem gegebenenfalls
metallischen Material wie beispielsweise Kupfer gewährleistet. Im letztgenannten
Falle kann der Draht in einen Trog mit einer Kupfersulfatlösung eingetaucht werden.
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Nach einer bevorzugten Durchführungsform dieser Abwandlung des erfindungsgemässen
Verfahrens und zur Beschleunigung des ibktlhlprozessee des Drahtes am Ende der die
allotrope Umwandlung des Drahtes sicherstellenden Behandlung hat zumindest eines
der Bäder zum Spülen oder zum Schutz des Drahtes eine um 75 * unter seiner Siedepunkt
in °C liegende XemperatAr, Zum Schluss sei festgestellt, dass das erfindungsgemässe
Yerfshret durchgeführt werden kann ganz gleich, in welcher Form der Dreht angeordnet
ist, und vor allem gemäss einer beßonder vorteilhaften abgewandelten Ausführungsform,
wenn der Draht zu nicht geschlossenen Windungen gewickelt ist; die Windungen können
beispielsweise auf nicht konzentrische Weise auf einem Transportband ausgefächert
werden, iii eine gleiche achse mit Jedem beliebigen Verlauf gewickelt oder schliesslich
in einer gegebenen Bahn verhoben werden wobei die Windungen untereinander parallel
bleiben oder auch nicht.
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Durch das erfindungsgemässe Verfahren können die Vorgänge der Bleipatentierung
oder der Patentierung in voll gelösten Salzen während der verschiedenen Phasen dea
Drahtziehens durch eine einfache Behandlung mit der erfindungsgemäesen Flüssigkeit
ersetzt werden.
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Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren lässt sich Metalldraht
herstellen, der eine weitere Zielsetzung der Erfindung ist, dessen sringefüge und
Festigkeitseigen schaften bemerkenswert und mit denen von Draht vergleichbar sind,
der Bleipatentierungsbehandlungen unterzogen wurde.
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Als ein im nicht einschränkenden Sinne zu betrachtendes Beispiel sei
nunmehr nachstehend eine Durchführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens mit
den hierbei erzielten Ergebnissen beschrieben.
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Ein Walzdraht von 5.5 mm Durchmesser aus Stahl mit einem Kohlenetoffgehalt
von 0.8 , der aus dem letzten Walzgerüst mit einer Geschwindigkeit von 50 m/Sek.
austritt, läuft in eine 9.5 m lange Wasserspritzstrecke, wo seine Aussentemperatur
von 85000 auf 45000 zurückgeht, während die Innentemperatur von 101000 auf 97500
absinkt. Der Draht wird an der freien Luft zu nicht geschlossenen Windungen gewickelt,
die auf einem Transportband liegen.
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Dieses Transportband taucht in einen 15 m langen Trog mit einer auf
160°C gehaltenen wässrigen Lösung at CaCl2 (300 g CaCl2 Je 100 g Wasser) ein un
läuft mit einer Geschwindigkeit von 1 m/Sek. Nach Durchlaufen dieses Troges wird
der Draht mit einer Aussentemperatur von 525°C und einer Innentemperatur von 535°C
in einen Spültrog von 10 m Länge eingetaucht, wo er gereinigt und weitgehendat abgekühlt
wird; nach dem WiederzueRmenlegen der Windungen wird der Bund bzw. Ring einer auareiohenden
Oberflächenvorbereitungsbehandlung
unterzogen und dann in ein
Bad auf Zinkphosphatbasis eingetaucht. Der Draht ist sehr homogen, angemessen gebeizt
und vollständig gegen Oxydation durch atmosphärische Stoffe geschützt.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel läuft ein aus dem letzten
Walzgerüst mit einer Geschwindigkeit von 50 m/Sek. austretender Walzdraht von 5,5
mm Durchmesser aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0-,61 % in ein Führungsrohr,
wo seine Außentemperatur auf 8250 C zurUckgeht, wähnend die Innentemperatur auf
9800C absinkt. Der Draht wird an der freien Luft zu nicht geschlossenen Windungen
gewickelt, die auf einem Transportband liegen.
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Dieses Transportband taucht in einen 15 m langen Trog mit einer auf
112ob gehaltenen gesättigten wässrigen Lösung aus NaCl und KC1 ein und läuft mit
einer Geschwindigkeit von 1 m/Sek. Nach Durchlaufen dieses Troges wird der Draht
mit einer Außentemperatur von 5000 C und einer Innentemperatur von 5100C in einen
Spültrog von 10 m Länge eingetaucht, wo er gereinigt und weitgehenst abgekühlt wird;
nach dem Wiederzusammenlegen der Windungen wird der Bund bzw. Ring einer ausreichenden
Oberflächenvorbereitungsbehandlung unterzagen und dann in ein Bad auf Zinkphosphatbasis
eingetaucht. Der Draht besitzt eine mittlere Zugfestigkeit von 109,1 kg/mm² und
eine mittlere Einschnürung von 47,1 %; er ist äußerst homogen, angemessen gebeizt
und vollständig gegen Oxydation durch atmosphärische Stoffe geschützt. Sein Feingefüge
ist dem bleipatentierter Drähte weitgehendst identisch, wie dies metallographische
Prüfungen erkennen lassen, die einmal von der Außenseite und einmal von der Innenseite
des Drahtes entnommen wurden.
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Ebenfalls als Beispiel seien nachstehend die Ergebnisse von Prüfungen
aufgeführt, die einmal an warmgewalztem Walzdraht und zum anderen an gezogenen Drähten
einerseits
mit der herkömmlichen Bleipatentierung und andererseits
mit der erfindungsgemässen Behandlung vorgenommen wurden.
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Diese Prüfungen zur Bestätigung früherer Resultate wurden von Spezialisten
der Société COCKERILL in den Einrichtungen dieses Unternehmens durchgeführt.
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Beispiel 1 Es wurde ein beruhigter LD-Stahl mit einem Gehalt von 0.80
bis 0.85 ,0 Kohlenstoff, 0.10 bis 0.80 G/ó Mangan, 0.15 bis 0.25 % Silizium, weniger
als 0.040 ß Phosphor, weniger als 0.020 ß Schwefel und weniger als 0.040 ffi Aluminium
am Knochen hergestellt. Mit diesem Stahl srde Walzdraht mit einem Gehalt von 0.845
g0 Kohlenstoff, 0.709 p Mangan, 0.183 % Silizium, 0.030 , Phosphor, 0.015 % Schwefel,
0.030 Va Aluminium produziert. Der aus dem Walzwerk mit einer Temperatur zwischen
800 und 1050°C austretende Walzdraht von 5.5 mm Durchmesser wurde in zwei Bunde
bzw. Ringe von 60 bis 70 kg Gewicht aufgeteilt, die der Behandlung in einem wässrigen
Bad ausgesetzt wurden, das erfindungsgemäss spannungsaktive Substanzen enthielt.
An der ersten und an der letzten Windung eines jeden Bundes bzw. Ringes wurden 16
Zugversuche durchgefünrt. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Mittelwerte, die in
bezug auf die Bruchlast und die Einschnürung erzielt werden konnten, sowie die geltenden
Werte für diese Eigenschaften für einen Draht der gleichen Herswellung, der einmal
mit Bleipatentierung versehen und zum anderen an der Luft gekühlt wurde, und zwar
nach einem modernen, industriemässig angewandten Abkühlverfahren am Austritt aus
dem Walzwerk.
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Warmgewalzter Walzdraht - 5,5 mm Durchmesser Bruchlast (kg/mm³) Einschnürung
(8) Erste Letzte Mittel Erste Letzte Mittel Windung Windung Windung Windung Erster
Bund bzw.
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Ring, erfindungs- 127 131,5 129,1 40,2 49,2 45 gemäß behandelt Zweiter
Bund bzw, Ring, erfindungs- 124,5 129 126,8 39 44X4 42,6 gemäß behandelt Draht mit
herkömmlicher Blei- 133 40-45 patentierung An der Luft abgekühlter Draht 110 40-45
117 Aus metallographischen Untersuchungen ergab sich, daß das Feingefüge des Drahtes
weder Ferrit noch freies Zementit enthält sondern aus sehr feinem Perlit und Sorbit
besteht, wodurch eine sehr hohe Festigkeit gewAhrlei8tet ist.
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Beispiel 2 Ausgehend von der gleichen StahlqualitAt wie im vorstehenden
Beispiel wurde Draht von 5,5 ml Durchmesser hergestellt, der in zwei Bunde bzw.
Ringe von etwa 600 kg und in drei Bund bzw. Ringe von etwa 60 kg aufgeteilt wurde.
Dieue Ringe wurden au einer Drahtzieherei verbracht, wo die schweren Bund auf herkömmliche
Weise eine Bleipatentierung erhielten und die kleineren Ringe in einei wässrigen
Bad
behandelt wurde, das erfindungsgemäss spannungsaktive Substanzen
enthielt. Die Bunde wurden sodann durch Stumpfschweissung miteinander verbunden
und der so erhaltene Draht auf industriemässiger Produktionsbasis bis auf einen
Durchmesser von 2.40 mm gezogen. Die nachfolgende Tabelle enthält die Extremwerte
und das Mittel in bezug auf Bruchlast, Biegezahl, Anzahl der Verdrehungen bis zum
Bruch und Einschnürung es durch Ziehen hergestellten Drahtes.
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(mm) Rr (kg/mm2) Biegung Verdrehung Einschnür (r=5 d) (100 x d) rung
( * ) Ring No. 1 mit 2.41 231 - 235 6 - 7 26 41 - 47 Bleipaten- Vm 3 233 Vm = 7
Vm = 46 tierung Ring No. 2 mit 2.42 215.6-217.8 7 - 8 25 - 28 46 - 51 Bleipaten-
Vm = 216.7 Vm = 7 Vm = 26 Vm = 48 tierung Ring No. 3, er- 241 211.3-213.7 8 19 -
23 45 - 47 findungsgemäss Vm = 213.5 Vm = 20 Vm 3 46 behandelt Ring No. 4, er- 2.42
196.7-207.6 6 - 8 28 - 31 48 - 51 findungsgemäss Vm = 200 Vm m 6 Vin = 29 Vm - 50
behandelt Ring No. 5, er- 2.41 202.6-215.2 7 - 8 20 - 32 46 - 50 flndungsgemäss
Vm = 207.4 Ym ç 8 Vm = 29 Vm w 49 behandelt