DE2243909C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von walzwarmem Draht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 5.

Der Draht oder Feinstahl kühlt von der Endwalztemperatur ab. Von der Art der Abkühlung hängen die Qualität des fertigen Drahtes und Feinstahles und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ab. Der Draht oder Feinstahl kann zwischen dem letzten Walzgerüst und dem Haspel durch Kühlrohre mit Wasserdüsen und Ausgleichsstrecken geführt werden und intermittierend abkühlen. Da die Kühlstrecke zwischen dem letzten Walzgerüst und einem hier in Rede stehenden Haspel (deutsche Auslegeschrift 1 131479) nicht lang genug ausgebildet werden kann und deshalb die Kühlzeit infolge der hohen Endwalzgeschwindigkeit zu klein ist, ist die Abkühlung bis zum Eintritt in den Haspel über den Querschnitt des Drahtes oder Feinstahles ungenügend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und eine intermittierende Abkühlung mit kurzen Abkühlungszeiten und

ίο Äusgleichszeiten zu schaffen, wobei die Abkühlung so schnell verläuft, daß wenig Zunder gebildet wird und sich ein Gefüge aus Perlit und Ferrit mit überwiegendem Perlitanieil ergibt. Die Abkühlung soll möglichst gleichmäßig über den Querschnitt und der

Länge des Drahtes bzw. Feinstahles erfolgen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gelöst, die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 erfaßt sind und durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 5 erfaßten

ίο Merkmale.

Auf diese Weise wird der Draht bzw. Feinstahl intermittierend gekühlt, d. h. auf Zonen intensiver Flüssigkeitskühlungen kommen immer wieder Zonen, in denen der Draht bzw. Feinstahl nur schwach durch

as Luft sekühlt wird, sich somit in der Randzone wieder von innen her aufheizen kann und dadurch ein Temperaturausgleich über dem Draht bzw. Feinstahlquerschnitt erfolgt. Hierdurch ergeben sich eine Abkühlung, die über den Querschnitt fast gleichmäßig ist,

eine kurze Abkühlungsdauer, ein erwünschtes Gefüge und hauptsächlich ein geringerer Zunderanteil und bessere Entzunderbarkeit.

Das Wickeln an einer liegenden Wickeltrommel erfolgt derart, daß der Draht von einem Spulenende

des Haspels ausgehend über der Spulenlänge hin- und herlaufend aufgewickelt wird, wodurch eine oder mehrere Lagen gebildet werden.

Die Wicklung erfolgt in der Weise, daß die Dichte der Windungen in Abhängigkeit von den Kühlbedingungen regelbar ist. Dies bedeutet, daß je nach der Dichte der nebeneinanderliegenden Wicklungen bei der Abkühlung einer Wickellage die vorhergehende Wickellage teilweise mitgekühlt wird.

Während des Wickeins kann der Draht sowohl über ein Düsensystem als auch mittels eines Flüssigkeitsbades intermittierend abgekühlt werden.

Die Abkühlvorrichtung besteht einmal aus einem Kühlbalken, auf dem Düsen in axialer Richtung der Wickeltrommel in einem radialen Abstand y von der Oberfläche des Drahtes bzw. Feinstahles angeordnet sind. Um bei zunehmender Anzahl der Wickellagen denselben radialen Abstand y der Düsen von der Oberfläche des Drahtes bzw. Feinstahles zu gewährleisten, kann der Kühlbalken in radialer Richtung verfahren werden, so daß der Abstand der Düsen vom Umfang des Bundes in Abhängigkeit des Bunddurchmessers geregelt wird.

Die Kühlung arbeitet während der gesamten Haspelzeit gleichmäßig über der Haspelbreite. Das Spritzbild der Düsen ist so gewählt, daß der Feinstahl über einer festgesetzten Länge des Wickelumfanges gekühlt wird, während der andere Teil des Umfanges als Ausgleichszeit dien'.. Die Länge der Kühl- bzw. Ausgleichsstrecke über dem Umfang des Wickelbundes richtet sich nach der Abmessung und der Siahlqualität des Drahtes bzw. Feinstahles.

In der wie vorher bsschriebenen Arbeitsweise kann eine ungleichmäßige Abkühlung durch das lort-

laufende Aufwickeln und der damit verbundenen unterschiedlichen Kühlzeit einzelner Windungen erfolgen. Außerdem kann die Kühlzeit absolut und im Verhältnis zur Ausgleichszeit zu lang sein, so daß der Feinstahl an der Oberfläche zu schnell unter eine zulässige Temperatur sinken würde. Deshalb wird im folgenden ein Kühlbalken vorgeschlagen, der über der Haspelbreite in Kühlabschnitte aufgeteilt ist und dalurch eine »mitlaufende« Abkühlung erreicht wird. Die Abkühlvorrichtung ist über der Balkenlänge in die Kühlabschnitte 1... η aufgeteilt, die einzeln in Tätigkeit gesetzt werden können. Beim Aufwickeln des Drahtes bzw. Feinstahles kann nun im engsten Bereich der sich neu bildenden Windungen gekühlt werden, d.h. es kann »mitlaufende« Abkühlung erreicht werden. Dabei ist die Kühlzeit eines Kühlabschnittes so bemessen, d.-»ß die bei der Umkehr der Wicklungen (neue Lage) doppelte Kühizeit der vorhergehenden Lage ohne entsprechende Ausgleichszeit (nur durch Umdrehung am Umfang) nicht unter die Martensitbildungstemperatur bzw eine untere kritische Temperatur absinkt.

Erlaubt die Abmessung und Qualität des Drahtes und Feinstahles einen schnelleren Wechsel zwischen Abkühl- und Ausgleichszeit, als er durch die vorher geschilderte Abkühlung möglich ist, so kann dies dadurch erreicht werden, daß an mehreren Längenabschnitten der Wickeltrommel zugleich gekühlt wird. Außerdem können am Umfang mehrere Kühlbalken angebracht sein, so daß über dem Umfang der Wickeltrommel in Abständen gekühlt wird. Hierbei können sich die Kühlabschnitte der verschiedenen Kühlbalken überdecken bzw. überschneiden.

Eine weitere Möglichkeit einer gleichmäßigen Abkühlung wären ein oder mehrere Kühlbalken am Umfang verteilt, die erst nach Beendigung des Wikkelns einer Lage während einer oder mehrerer Umdrehungen der Wickeltrommel kühlen. Die Kühlung beginnt also erst bei Umkehrung der Wickelrichtung und der Temperaturausgleich ist während des Wikkelns einer neuen Lage gegeben.

In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird ein Teil des Bundumfanges durch Eintauchen in ein Kühibad während oder nach dem Wickeln gekühlt. Bei diesem Verfahren wird der Draht bzw. Feinstahl ebenfalls auf eine Wickeltrommel oder Haspel aufgespult. Unterhalb der Wickeltrommel befindet sich ein Becken mit entsprechendem Kühlmittel, das so angeordnet ist, daß ein kleiner Teil des Umfanges des gewickelten Drahtes bzw. Feinstahles in das Bad eintaucht. Durch die Drehbewegung der Wickeltrommel ist ein Abwechseln Diese periodische Abkühlung und Wiederaufheizung in der Ausgleichszeit kann, wie vorher beschrieben, geregelt werden. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Abkühlung über dem Querschnitt erreicht, bis die gewünschte Temperatur herrscht.

Sollte die Abkühlung während des Haspeins nicht ausreichend sein, d. h. die Temperatur noch zu hoch liegen, kann eine beschleunigte Abkühlung des Bundes in einer oder mehreren nachgeschalteten Kuni-Stationen erfolgen.

Nach der vollständigen Gefügeumwandlung kann bei bestimmten Stahlqualitäten, welche unemphnd-Hch gei>en Rißbildung sind, eine kontinuierliche Wasserkühlung erfolgen, um so schnell wie möglich die gewünschte Endtemperatur zu erreichen.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es bedeutet

Fig. 1 ein Schaubild der Abkühlirngsvorgange, F i g. 2 eine schematische Darstellung der Kunlvorao richtung mittels Düsen in Vorderansicht, Seitenwand des Kühlbettes entfernt,

F i g. 3 eine schematische Draufsicht auf die Kuhivorrichtung mit der erforderlichen Spulvorrichtung, Fig. 4 dieselbe Anordnung in Seitenansicht mn as Düsen, Ansicht in Richtung des Pfeiles λ,

Fig. 5 dieselbe Seitenansicht gemäß rip ». jedoch ohne Düsen mit in das Bad eintaucnoaem

Bund. Aun-.hinn«-

In Fig. 1 sind die verschiedenen Abkühlung*

punkte dargestellt. Die Kurve α st eilt de nkonünuierliehen Abkühlungsvorgang bsi Luftkühlung «»*■ ·? ergibt sich dabei zwar kein unerwünschtes "«™ tisches Gefüge, aber eine «el « l«g Agu zeit. Die Kurve b zeigt ^ebenfä^lls _u ^em._tJfV liehen Abkühlungsvorgang, jedoch mit MusugKeiu.-kühlung. Hierdurch ergibt sich zwar eine kurze adkühlungszeit, jedoch ein "«erwünschtes ™^rt"^ sches Gefüge des Endproduktes. Die Kurv* c^ dem Erfindungsvorschlag stellt eine «^™^

<o Abkühlung dar, mit kurzer Abkühlung»zeit und zu gle.ch einem «belegend peri.t«rte«Ge^. De Kurve C₁ stellt dabei die ^temperatur d.e Kurve C₂ die Außentemperatur *»|>rahtes dar Der Haspel 1 tragt den Wickeldorn,2, auf demd«

Draht 3 durch die V«\c_teMtow%* Tm inder aufgewickelt wird. Das Bund 5 ist von,dem in der

Zeichnung Fig. 2 zur ™^_n«*g2T3di^udi becken 6 teilweise-umgebe*. m welchen. ^ ^auch der oder d.e Kuhlbalken 7 mitder,Düsen 8 bennoen, welche die Strahlenfac^he''^ In F ig. 4 dient das Kf^ dem Auffangen der von dem Bund 5

ä sis^9

^{Eintauchtiefe der Trommeln in}

SChSS läßt sich die Intensität der Abkühlung dadurch einstellen, daß die KühlmiUelmcnge, welche auf die Zeiteinheit und Flächeneinheit bezogen ist. ii f i Mi b m_ge

auf die Zeiteinheit und Flächeneinheit bezogen ist. Im

von einem Minimum auf ein Maximum bzw. um_ge- a_o führung 4 «Jfden

mit einem Teil seines Umfanges in das Kuhlbad

eintaucht. VerlegeIm Betrieb wird der Draht31 durcfcι die veneg

werden somit nicht gekühlt, diese Teile bestimmen die Auügleichszeiten. Während dieser Ausgleichszeiten kann die Wärme aus dem Inneren des Drahtes nach außen austreten und kann die Oberfläche des Drahtes wieder aufheizen. Hierdurch wird eine gleichmäßige Abkühlung des Drahtes erreicht.

In dem in F i g. 5 dargestellten Pail sind keine Düsen vorgesehen, der Bund kühlt sich somit nur an dem unteren in das Kühlbad 11 eintretenden Kreissegment 12 des Bundes 5 ab (Kühlzeit), während das übrige Kreissegment des Bundes sich ungekühlt in freier Luft befindet (Ausgleichszeit).

Es läßt sich z. B. durch Wahl einer größeren oder kleineren Zahl von Kühlbalken, durch Veränderung der aufgespritzten Menge an Kühlflüssigkeit, durch mehr oder minder tiefes Eintauchen des Bundes in die Kühlflüssigkeit der Kühlvorgang beliebig variieren und den technologischen Erfordernissen anpassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen von walxwarmem Draht, der unter Ausübung einer in Drahüängsrichtung wirkenden Zugkraft mit nebeneinanderliegenden Windungen und aufeinanderlegenden Windungslagen zur Spulenfonn aufgewickelt wird, deren innerste Lage während des Wickeins, das durch Drehen der entstehenden Windungen um die Spulenlängsachse erfolgt, konzentrisch abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen während des Wickeins in einem oder mehreren mit dem Wickelvorgang in Richtung der Spulenlängsachse tortschreitenden Bereichen einer jeden Windungslage erfolgt

2. Verfahren zum Kühlen von walzwarmem Draht, der unter Ausübung einer in Drahtlängsrichtung wirkenden Zugkraft mit nebeneinanderliegenden Windungen und aufeinanderliegender! Windungsiagen zur Spulenfonn aufgewickelt wird, deren innerste Lage während des Wickeins, das durch Drehen der entstehenden Windungen um die Spulenlängsachse erfolgt, konzentrisch abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen einer jeden Windungslage nach Beendigung des Wickeins der Lage auf gesamter Spulenlänge erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen in mit Abstand voneinanderliegenden Umfangsbereichen der Spule erfolgt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Windungen in Abhängigkeit von den Kühlbedingungen regelbar ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen mit einem drehantreibbaren Wickeldorn und einer zur Dornachse parallel verschiebbaren Verlegeführung für den Draht, gekennzeichnet durch einen oder mehrere rohrförmige Balken (7), der oder die in bestimmtem Radialabstand (y) vom Wickeldorn (2) und achsparallel verschiebbar zu diesem angeordnet sind und Düsen (8) zum Versprühen eines Kühlmittels aufweisen.

6. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 5, mit horizontal liegendem Wickeldorn, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einem Kühlmittel (11), in das die entstehende Spuk teilweise und/oder zeitweise eintauchbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Balken (7) in Längsrichtung in mehrere Abschnitte aufgeteilt sind.