DE2252722A1

DE2252722A1 - Verfahren und vorrichtung zum direkten kuehlen einer kontinuierlich gewalzten stange

Info

Publication number: DE2252722A1
Application number: DE2252722A
Authority: DE
Inventors: Daniel B Cofer; Milan Kozak; Francis Marion Mitchell; Geroge C Ward
Original assignee: Southwire Co LLC
Current assignee: Southwire Co LLC
Priority date: 1971-01-13
Filing date: 1972-10-27
Publication date: 1974-05-02
Also published as: AU466886B2; AU501299B2; GB1412423A; GB1412425A; NL7214384A; US3881336A; ATA920372A; US3881337A; AU4778072A; US3766763A; AU8503375A; AT327138B; GB1412424A; BE790448A; FR2213110A1; FR2213110B1

Description

68 MANNHEIM 1 ²^*^0ktober

DR. GERHARD RATZELo^S???? SeckenheimerSfr:3öa'Tel.(b621)406315

PATENTANWALT „ _k .·-" „/„,„Λ, _om

.-..'-. . Poitichecltkon toi .Frankfurt/M. Nr. 82W

Akte : 7209 Bonk» Deufsdi· Bank Mannhalm Nr. 72/00046 Telegr.-Codei Garpai

Southwire Company
126 Fertilla Street

Carrollton. Georgia. U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zum direkten Kühlen einer kontinuierlich gewalzten Stange

Diese Erfindung "bezieht sich allgemein auf die Herstellung feinen Drahtes oder ähnlicher Produkte aus Metallstangen und spezieHauf die Flüssigkeitskühiung und Schmierung des Metallstabes,der aus einer kontinuierlich gegossenen Stangeausgewalzt wird.

Im US-Patent Nr. 3 561 105 wird ein Herstellungsverfahren für ein heißgeformtes Produkt aus Aluminium-Legierung beschrieben, in dem die beim Guß entstandene Kristallstruktur des Gußmetalls vollständig zerstört wird und das aus diesem Grunde den nach herkömmlichem Verfahren heißgeformten Aluminiumprodukten beim Ziehen in feine Drähte oder ähnliches überlegen ist.

Das Verfahren in dem obengenannten Patent macht Gebrauch von einer Maschine für kontinuierliches Gießen, in der die geschmolzene Aluminium-Legierung zum Gußmetall erstarrt, und einem Walzwerk, dem das Gußmetall bei der Temperatur zum

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Heißwalzen aus der Gußmaschine zugeführt wird, und das aus einer Vielzahl von Walzen besteht, die nacheinander die Form des Querschnittes des Gußmetalls verändern. Die beim Guß entstandene Feinstruktur des G^ußmetalls wird dadurch völlig zerstört, daß das Gußmetall mehrfach deformiert wird,einerseits durch eine Streckung entlang der Längsachse mit einem Faktor von wenigstens 20 und andererseits durch eine Bewegung des Gußmetalls entlang mehrerer Achsen quer zur Streckungsachse.

Die vorliegende Erfindung hat ein neuartiges Flüssig-Kühl-und Schmiersystem zum Inhalt , das in Verbindung mit dem Walzwerk zur Durchführung des in obengenanntem Patent beschriebenen Verfahrens dient, aber auch in Verbindung mit anderen Einrichtungen zum Walzen anderer Metalle , z.B. Kupfer oder Stahl geeignet ist. Im Fall der Herstellung von Aluminiumstangen nach der in obengenanntem Patent beschriebenen Methode,führt das hier beschriebene Verfahren und die hier beschriebene Vorrichtung zu einem Aluminiumstab, der , wenn er nach herkömmlichen bekannten Ziehverfahren zu Aluminiumdraht verarbeitet wird, höhere Zugfestigkeit und bessere elektrische Leitfestigkeit aufweist, als ein Draht, der aus einer Stange gezogen wurde, die in einer Walzeinrichtung mit den bisher üblichen Kühl-und Schüiervorrichtungen hergestellt wurde.

Ein Problem bei Walzwerken mit herkömmlichem Kühl-und Schmiersystem besteht darin, daß wenn einmal der ölkreislauf zur Kühlung und Schmierung für die Produktion eingestellt wurde, die Durchflußmenge nicht geregelt wird, obwohl die Gußmenge, und da~ mit die Geschwindigkeit dea Gußmetalls durch das Walzwerk sehr häufig während des Betriebes wechselt. Daher wechselt auch die Temperatur der Stange am Ausgang des Walzwerks während der Produktion und führt damit zu nicht einheitlichen metallurgischen Eigenschaften der Stange über ihre Länge. Wenn die Stange zu

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Draht gezogen werden soll, haben die unkontrollierten Temperaturabweichungen einen nachteiligen Effekt auf seine Zugfestigkeit, Längung und Vergütung. Dieser Nachteil wird durch die vorliegende Erfindung vermieden. '

Im Falle des Kupfers zum Beispiel, bei dem die Austrittstemperatur aus dem Walzwerk zwischen 900°und 1200° F schwankeikann, oder bei anderen Metallen z.B.^ Stahl, wird die Stange bisweilen am Ende des Walzwerks in ein Kühl-oder Beizbad geführt. Die Schwankungen der Temperatur beim Austritt aus dem Walzwerk mit herkömmlichem festem Kühlvolumen beeinflußt auch hier die Qualität des Beizens und. die physikalischen Eigenschaften der Stange nachteilig. Darüberhinaus muß das Abbeizsystem, damit ■ seine Funktion auGh bei der höchstmöglichen Temperatur der Stange sichergestellt ist, eine ausreichend hohe Kapazität aufweisen, um bei der dann höheren Geschwindigkeit der Stange im Bad noch zu funktionieren. Deshalb müssen für Normaibedingungen überdimensionierte Abbeizvorrichtungen gekauft und eingerichtet werden, um mit den gelegentlich höheren Temperaturen der Stange fertig zu werden.Bei Walzwerken mit herkömmlicher Kühlung und Schmierung erfordert die relativ hohe Temperatur der Stange am Ausgang des Walzwerks Beizvorrichtungen mit hoher Kapa--zität , die oft nicht ausreichen und der Produktionsrate eine obere Grenze setzen.

Die hohe Austrittsteraperatur tritt gelegentlich auf infolge der Notwendigkeit , die Stange bei der größtmöglichen Temperatur zu walzen, um die mechanischen Leistungsanforderungen des Walzwerks gering zu halten. Bei Walzwerken mit vielen Walzenpäaren jedoch, bei denen die Stange zuerst durch eine Reihe von Grobwalzen und dann durch eine Reihe von Feinwalzen geführt wird , nimmt der Leistungsbedarf offenbar proportional mit dem. Fortschreiten, der Stange im Walzwerk ab. Obwohl damit ebenso die Anforderungen an die Höhe der Temperatur mit jedem nachfolgenden Walzenp^aar ab- .

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nehmen, haben die herkömmlichen Kühl-und Schmiersysteme keine langsam ansteigende Kühlkapazität in den nachfolgenden Walzen» um die geringeren Anforderungen an die Temperatur auszunützen und so eine niedrigere Ausgangstemperatur der Stange zu erreichen.

Hauptgegenstand dieser Erfindung ist daher ein Flüssigkeits-Kühl-Schmiersystem für ein Walzwerk zu schaffen, das Metallstangen mit besseren und gleichmäßigeren metallurigischen Eigenschaften herstellen kann.

Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist ein Flüssigkeits-Kühl-und Schmiersystem für ein Walzwerk, in denjdie Temperaturschwankungen der Stange am Ausgang des Walzwerks vermieden werden.

Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist ein Flüasigkeits-Kühl-und Schmiersystem für ein Walzwerk, bei dem die Temperatur der Stange am Ausgang des Walzwerks erheblich niedriger als bei vergleichbaren früheren Systemen liegt.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand ist ein Plüssigkeits-Kühl-und Schmiersystem für Metallstangen, die aus einem kontinuierlich gegoßenem Stab gewalzt werden und das eine mit verschiedenen Drücken arbeitende Vorrichtung umfaßt, in der Flüssigkeit unter hohem Druck zur Kühlung und Entzunderung der Stange aber auch der heißen Walzen durch Sprühen verwendet wird, und in der Flüssigkeit unter niedrigerem Druck zusätzlich ztua Kühlen und Schmieren und Steuerung der Oxydation der Stange durch Plüssigkeitsfüllung der Stangenführungen am Ausgang und Eingang eines Walzenpaares erfolgt. Eine derartige Füllung ergibt auch eine bessere Oberflächengüte der Stange, da die Reibung zwischen Walzen und Stange herabgesetzt wird.

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Weiterhin ist es Gegenstand' dieser Erfindung, eine feste Temperatur für eine in einem Walzwerk heißgewalzte Stange zu erreichen, wobei ein Flüssigkeits-Kühl-und Schmiersystem direkte und geregelte Spritzkühlung der heißgewalzten Stange durch Weitwinkel-Sprühdüsen vorsieht, die Regeleinrichtungen besitzen, die auf die Austrittstemperatur der Stange ansprechen, um hiermit die Durchflußmenge zu steuern.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand ist eine Vorrichtung, in einem mit Flüssigkeit gekühlten und geschmierten System eines mehrstufigen Walzwerks, in der die Menge des Kühlmittels in jedem Walzenpaar vom Eingang zum Ausgang der Walzstraße gesteigert wird, so daß die Stange in den ersten Grobwalzen bei der erwünschten höheren Temperatur gewalzt und dieser Prozeß bei der niedrigst— möglichen Temperatur in Übereinstimmung mit den Leistungsanforderungen beendet wird.

Unter Berücksichtigung der obengenannten und noch später zu beschreibenden erfindungsgemäßen Gegenstände soll die Erfindung anhand der folgenden detaillierten Beschreibung genauer aufgezeigt werden, ebenso wie die folgenden Patentansprüche und die beiliegenden Zeichnungen.

Erläuterung der Zeichnungen :

Bild 1 ist eine achematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Stangen, die eine Maschine für kontinuierliches Gießen, eine mehrstufige Walzstraße und eine Abbeizvorrichtung umfaßt, für die das erfindungsgemäße Flüssigkeits-Kühl-und Schmiersystem vorgesehen ist.

Bild 2 ist die Vorderansicht eines einzigen Walzenpaares der mehrstufigen Walzstraße aus Bild 1 und zeigt die Leitungsführung, Düsen-und Stangenführungen, die in dem mit ver-

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schiedenen Drücken arbeitenden Kühl-und Schmiersystem dieser Erfindung benötigt werden.

Bild 3 ist eine vergrößerte Schnittzeichnung entlang der Linie 3-3 von Bild 2 und zeigt die Führung der Stange in einer flüssigkeitsgefüllten Füllungshülse.

Bild 4 ist eine vergrößerte Schnittzeichnung entlang Linie 4-4 von Bild 2 und zeigt die Rollenunterstützung und Dichtungsanordnung für den Eintritt der Stängeln die Führungshülse.

Bild 5 zeigt die wesentlichsten Teile zweier Walzenpaäre am Ende der Walzstraße gemäß Bild 1 und zeigt, wie Stange und Walzen aus Düsen mit magnetischen Steuerventilen besprüht werden, die ihrerseits von Phqtopyrometern betätigt werden, die auf die Endtemperatur der Stange ansprechen.

Die Zeichnungen sollen nun näher erläutert werden. Bild 1 zeigt das Gerät zum Herstellen der Stangen, das eine Gießmaschine 10 _f eine mehrstufige Walzstraße 11 und eine Abbeizvorrichtung 12 umfaßt. Die Maschine für kontinuierliches Gießen 10 läßt das geschmolzene Metall zu Gußmetall erstarren, wie hier den Stab 13, der dann unmittelbar aus der Gießmaschine 10 in die Walzstraße 1"? gebracht wird. Die Walzstraße 11 walzt den Gußstab heiß in eine Stange 14, die aus Aluminium oder einer anderen heiß walzbaren Aluminium-Legierung besteht, gemäß dem in obengenanntem US-Patent 3 561 105 beschriebenen Verfahren, oder aus anderen heiß walzbaren Metallen wie Kupfer oder Stahl. Selbstverständlich arbeitet das neuartige Flüssig-Kühl-und Schmiersystem dieser Erfindung nicht nur speziell mit der in obigem Patent erwähnten Vorrichtung, sondern kann darüberhinaus in jedem Heißwalzwerk angewandt werden.

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Die Gießmaschine für kontinuierliches Gießen 10 arbeitet mit dem üblichen Gußrad, ähnlich dem in US-Patent 3 318 367 gezeigtem, und besteht aus dem Gußrad 15 mit einer Gußrinne (nicht gezeigt) die teilweise von einem Endlosband 16 geschlossen wird, das gegen das Gußrad 15 von mehreren Rollen 17 gedruckt wird. Gußrad 15 und das endlose Band 16 bilden zusammen eine Gußform, (nicht gezeigt) in deren eines Ende das geschmolzene Metall zum Erstarren gegossen wird, und aus deren anderem Ende der Gußstab 13 in der Gestalt austritt, in der er erstarrte.

Die Walzstraße enthält mehrere Walzenpaare 18 bis 29 , die abwechselnd in horizentaler und vertikaler Lage angebracht sind, um das Gußmetall durch eine Reihe aufeinanderfolgender Deformationen in heißem Zustand zu formen. Die Gußmaschine 10 und die Walzstraße 11 sind nebeneinander angebracht, so daß der Gußstab 13 die Walzstraße 11 unmittelbar nach seiner Erstarrung erreicht und seine Temperatur zur heißen Formung innerhalb des \ Temperaturbereichs zum Heißwalzen liegt.

Es ist nicht erforderlich, den Gußstab 13 zwischen der Gußmaschine 10 und der Walzstraße 11 zu erhitzen, doch falls dies erforderlich sein sollte, um die Walztemperatur des Stabes 13 genauer zu steuern, können zwischen der Gußmaschine 10 und der Walzstraße 11 entsprechende Vorrichtungen angebracht werden.

Anhand von Bild 1 ist einzusehen, daß der Gußstab 13, eine beliebige Länge aufweisen kann, die lediglich von der vorhandenen Menge geschmolzenem Metalls abhängt, und daß er sich in Form eines Gußstabes von der Gußmaschine 10 zur Walzstraße 11 bewegt. Es ist auch offensichtlich, daß das Erstarren des geschmolzenem Metalls , sowie das Heißwälzen und auch das Abbeizen (im Falle des Kupfers oder Stahls) in der Abbeizvorrichtung 12 im allgemeinen gleichzeitig in dem im BiIc^tf: gezeigten

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Gerät ablaufen. Bei der Herstellung der Stange betritt der Gußstab 13 die Walzstraße 11 durch die Vor-oder Grobwalzen 18 und

19 und schreitet auf seinem Weg durch eine Reihe von Peinwalzen

20 - 29 fort, tritt an Punkt 30 aus und , falls gewünscht, wie manchmal im Falle des Kupfers oder Stahls , durchläuft die Abbe izvorrichtung 12 am Ende der Walzstraße 11. Wie später beschrieben wird, sind der Leistungsbedarf für das Heißwalzen und damit auch die gewünschte Temperatur in den Großwalzen 18 und 19 am höchsten und nehmen allmählich in den Peinwalzen 20-29 ab.

Während des Heißwalzen*der Stange 14 wird ein wasserlösliches , Öl zur Kühlung und Schmierung verwendet. Die Konzentration dieser öl-Lösung hängt vom Typ des Walzwerks und der Art des auezuwalzenden Metalls ab. Im Zusammenhang mit einem Gesichtpunkt dieser Erfindung zeigt Bild 2 eine neuartige, mit verschiedeneil Brücken arbeitende Vorrichtung, um die Öl-Lösung zum Kühlen und Schmieren an eines der vielen Walzenpaare der Walzstraße 11 von Bild 1 zu bringen. Diese umfaßt einen Rahmen 31 , auf die in geeigneter Weise die Walzen 32 montiert 3ind, die mit konventionellen Mit-teln (nicht gezeigt) angetrieben werden, wie es der Fachwelt bereits bekannt ist. Die Stange 14 wird zwischen den Walzen 32 hindurchgeführt, die im Falle des Walzenständers 18 das Gußmetall verformen und danach die Form des Querschnitts der Stange 14 verändern. Die Stange 14 wird vor und hinter den Walzen 32 durch Führungshülsen 33 bzw. 34 geführt. Die Führungshülsen 33 und 34 sind in geeigneter Weise auf dem Rahmen 31 mit Halterungen 35 und 36 angebracht.

Am deutlichsten geht aus Bild 3 hervor, daß die Führungshülse 33 auf ihrer Ausgangsseite 37 geeignet gelagerte obere und untere Führungsrollen 38 enthält, die die Stange 14 in der Hülse 33 unterstützen. Die Hülse 33 umfaßt ebenso ein vorderes finde 39 in dem ebenso geeignet gelagerte Führungsrollen 40 angebracht sind,

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die eine ähnliche Aufgabe wie die Rollen 38 erfüllen. Wie aus Bild 4 hervorgeht, können die Führungsrollen 40 so angeordnet werden, daß sie teilweise eine Dichtung um die Stange 14 am Eingangsende 39 der Führungshülse 33 ergeben. Ähnliche Führungsrollen und Dichtungen (nicht gezeigt) können an der Führungshülse 34 angebracht werden. Es soll jedoch bemerkt werden, daß die in <kn, Bildern 3 und 4 gezeigte spezielle Anordnung nur zur Erläuterung dient, und nicht das allgemeine Konzept dieser Erfindung begrenzen soll. Im Rahmen der Patentansprüche kann auch jede andere Methode der Stangenführung, Unterstützung oder Dichtung verwendet werden.

Die Kühlflüssigkeit C , wie z.B. das lösliche Öl, die unter niederem Druck steht, wird durch Leitung 41 aus einer Quelle (nicht gezeigt) in die Führunghülse 33 an einen Punkt nähe ihrem Eingangsende 39 geleitet. Die Führungshülse 33 wird in der gleichen Weise wie ein.Becken, das einen zu kleinen Abfluß und zu großen Zufluß hat, gefüllt. Die Kühlflüssigkeit C umfließt somit die Stange 14, wie in Bild 3 gezeigt , und kühlt sowohl die Hülse 33 als auch die Stange 14. Die austretende Flüssigkeit kann vom Ausgang der Hülse 33 auf die Walzen 32 geleitet werden, um die Reibung zwischen der Stange und· den Walzen zu vermindern und 4ie Walzen zu schmieren und zu kühlen. Die Teilabdichtung durch die Führungsrollen 40 am Eingangsende 39 der Hülse 33 stellt sicher , daß der größere Teil des überflüssigen Kühlmittels C aus dem Ausgang 37 gegen die Walzenrollen 32 geführt wird. Sowohl die Führungshülse 33 als auch die Walzen 32 werden in Folge der Kühlung und Schmierung mit dem flüssigen Kühlmittel C geschützt. Die verminderte Reibung zwischen der Stange und den Walzen, verglichen mit der herkömmlicher, Walzwerke üblicher Reibung , ergibt ein® Stange mit-verbesserter-Qberfläehenqualität als bisher·

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Kühlflüssigkeit unter niederem Druck wird auch durch Leitung 42 der Führungshülse 34 nahe ihrem Ausgang zugeführt. Deshalb fließt das Kühlmittel C durch die Führungshülse 34 in einer aur Bewegung der Stange 14 umgekehrten Richtung. Die Kühlflüssigkeit C füllt die Hülse 34 aus und spritzt dann am anderen Ende heraus, um die Walzen 32 in ähnlicher Weise wie bei der Hülse 33 zu benetzen.

Die Walzenstufe in Bild 2 umfaßt auch am Rahmen 31 angebrachte Sprühblöcke 43. Jeder der Sprühblöcke 43 hat 2 einstellbare Sprühdüsen 44 und 43. Flüssiges Kühlmittel aus einer Quelle ( nicht gezeigt) wird durch Leitung 46 den Sprühblöcken 43 zugeführt, wo es durch die Düsen 44 und 45 versprüht wird. Die Sprühstrahlen mit niedrigem Druck,der jedoch vergleichsweise höher ist, als der in den Leitungen 41 , 42 und in den Führungen 33 und 34» sind aus den Sprühdüsen 44 gegen die Walzen 32 gerichtet, sowohl um diese Walzen zu kühlen und zu schmieren als auch um den Oberflächenzunder zu entfernen, der während des Betriebes durch die Walzen 32 von der Stange 14 aufgenommen wird, und der sich gewöhnlich auf den Oberflächen der Walzen 32 ablagert und festsetzt. Diese Ablagerung zerstört allmählich die Oberflächenqualität der produzierten Stange und macht auch die Walzen 32 unbrauchbar.

■rfc

Die Hochdruckstrahlen aus den Düsen 45 werden/die Berührungsflächen der Walze 32 und der Stange 14 gerichtet, sowohl um Oberflächenzunder von der Stange 14 zu entfernen, als auch um die Kühlung der Stange 14 zu verbessern. Die Düsen 44 und 45 können gemäß der bekannten Methoden in ihrem Spritzwinkel und in ihrer Durohflußmenge regulierbar sein, um sowohl den Strahldurohmesser wie die Strahlstärke verändern zu können, und zwar sowohl für die Walze-alβ auch die StangendUsen 44 bzw. 45 ·

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Zusätzlich können weitere Sprühblöcke ähnlich der Blöcke 43 auf dem Rahmen 31 in der Nähe der Punkte 88 angebracht werden. Diese zusätzlichen Sprühblöcke können Sprühdüsen haben , die ähnlich wie die Stangensprühdüse 45 und die Walzensprühdüse 44 zum Besprühen der Stange 14 bzw. der Walze 32 ausgeführt sind. Diese zusätzlichen Sprühblöcke würden den vorteilhaften Einfluß auf Stangenoberfläche und Reibung vermehren, der durch die aus defi Öffnung 37 austretende Flüssigkeit hervorgerufen wird. Es ist auch zu erwähnen, daß zusätzlich zu der verminderten Reibung und verbesserten Oberflächenqualität der Stange der Effekt der hier verwendeten Flüssigkeitsstrahlen auch darin besteht, die Oxydation der Stangenoberfläche zu steuern, dadurch dass der Atmosphäre innerhalb des Walzwerks der Zutritt zur Stangenoberfläche verwehrt wird. Dies ist ganz speziell innerhalb der flüssigkeitsgefüllten Führungshülse 33 und 34 der Fall, wo praktisch kein Kontakt zwischen Atmosphäre und Stange möglich ist.

Ein wesentlicher Vorteil der hier beschriebenen Erfindung hat sich bei der Herstellung der gewöhnlichen, weit verbreiteten EO-Stange aus normalem Aluminium ergeben. Es zeigte sich, daß wenn Aluminium-EC-Stangen, die nach dieser Erfindung hergestellt wurden, nach bekannten Ziehverfahren zu Draht verarbeitet wurden, dieser Draht sowohl höhere Zugfestigkeit als auch bessere elektrische Leitfähigkeit aufwies, als ein gleicher Draht , der aus einer Stange gezogei wurde, die auf einer Walzvorrichtung mit herkömmlichem Kühl-und Schmiersystem hergestellt wurde. So steigt bzw. beim Ziehen eines Drahtes aus einer herkömmlichen EC*-Stange die Zugfestigkeit auf 7000 bis 1200Of^PTUnCl pro Quadratzoll. Bei Anwendung unserer Erfindung jedoch zeigt der. Draht normalerweise eine Zugfestigkeit zwischen 8500 und 18000(Tfund pro Quadratzoll, bleibt jedoch biegsam genug um nicht als brüchig zu gelten. Der Draht, der aus Stangen nach dem erfindungsgemäßen Yerfahren gezogen wurde, hat daher eine höhere DurchschnittβZähigkeit, als der

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aus Stangen nach herkömmlicher Art verfertigte· Der Draht nach dem neuen Verfahren zeigt auch einen größeren Berdch der Zugfestigkeiten bei der Berechnung der Standardabweichungen aus den mittleren Zugfestigkeiten als der Draht nach bisherigem Verfahren. Was die Leitfähigkeit anbetrifft, so beträgt sie bei Draht nach altem Verfahren mit einem Gehalt von 0,24 % Eisen durchschnittlich 61,0 % IACS (Internationaler Standardwert von ausgeglühtem Kupfer ), aber bei Anwendung dieser Erfindung zeigt sich eine durchschnittliche Leitfähigkeit des Drahtes von 61,9 % IACS. Dieser Wert ist signifikant, wenn man ihn mit dem von reinem Aluminium vergleicht, der nur 64,0 % IACS beträgt.

Es wurde somit gezeigt, daß das mit verschiedenem Druck arbeitende Kühl-und Schmiersystem aus Bildern 2-4 eine Flüssigkeit unter niederem Druck vorsieht, die eine Kühlung der Stange 14 und eine Schmierung der Walze 32 durch die Füllung und das nachfolgende Austreten aus den Führungshülsen 33 und 34 bewirkt, während gleichzeitig mehrere Sprühstrahlen unter relativ hohem Druck Flüssigkeit auf die Walzen 32 und die Stange 14 spritzen, um die Entzunderung und zusätzliche Kühlung zu bewirken, und dass daruberhinaus alle diese Flüssigkeitsstrahlen die Oxydation der Stange reduzieren. Während das obenbeschriebene System hier speziell in Verbindung mit nur einem der vielen Walzenpaare der Walzstraße 11 gemäß Bild 1 näher erläutert wurde, kann dieses System natürlich in der Praxis an jedem beliebigen Walzenpaar angebracht werden, um die je nach den zu verarbeitenden Metall oder der speziellen Ausführung der Walzstraße verschiedenen Kühl-und Schmierforderungen zu erfüllen.

Bild 5 zeigt die Vorrichtung zur direkten und geregelten Kühlung der Stange 14, die eine Herstellung von Stangenmaterial mit der niedrigst möglichen Endtemperatur ermöglicht, wobei gleichzeitig

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die Temperaturabweichungen vermieden werden» um Stangenmaterial mit einheitlichen metallurgischen Eigenschaften auf seiner ganzen Länge zu erhalten. Obwohl Bild 5 diese Vorrichtung nur für die beiden letzten Walzenpaare 28 und 29 zeigt, kann es natürlich " an allen Walzenpaaren oder auch nur an den Feinwalzen 20 «■ 29 angebracht werden. Die Grobwalzen könnten im letzterem.Pail auch nur mit dem mit unterschiedlichem Druck arbeitendem Kühl-und Schmiersystem nach Bild 2 ausgerüstet werden.

Wie schon oben beschrieben, wird die Stange 14 auf der Walzstraße 11 bei der maximal möglichen Temperatur gewalzt, um.die Anforderungen an die mechanische Leistung niedrig zu halten. Andererseits, im Falle von Kupfer- oder Stahlstangen, die nach dem Heißwalzen auf der Walzstraße 11 in einer Abbeizvorrichtung 12 behandelt werden, ist es besonderst vorteilhaft, das Walzen bei niedrigst möglichen Temperaturen zu beenden, so daß nicht nur Oxydation der Stange vermindert wird, sondern auch die Beizvorrichtung 12 für geringere Kapazität eingerichtet werden kann, als dies notwendig wäre, um Stangen bei höherer Temperatur verarbeiten zu können. Gleichzeitig wird die Beizvorrichtung damit wirkungsvoller und erlaubt so höhere Produktionsraten.

Es ist ein Merkmal dieser Erfindung, daß diese unterschiedlichen Forderungen bezüglich der Temperatur dadurch errdcht werden, daß die Stange 14 in den ersten Grobwalzen 18 und 19 bei der größtmöglichen Temperatur gewal-^zt wird , und daiBch, wenn ohnehin weniger Leistung erforderlich ist , die Stange 14 bei allmählich niedrigeren Temperaturen durch die Endwalzen 20-29 gewalzt wird, so daß sie die Walzstraße 11 bei der vom metal-?— Lurgischen Gesichtspunkt erwünschten niedrigen Temperatur verläßt. Bei Kupfer beträgt diese Temperatur beispielsweise 700° bis 800 ⁰F . Dies wird dadurch erreicht , indem allmähnlich die Menge des Kühlmittels gesteigert wird, das direkt auf die Stange

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14 aufgebracht wird, proportional dem Fortschreiten der Stange 14 Im Walzwerk 11. Die Kühlmittelmenge ist am Waisenpaar 18 minimal und nimmt allmählich auf ein Maximum beim Walzenpaar

Die direkte und geregelte Kühlung der Stange 14 kann dadurch erreicht werden, daß an jedem der Feinwalzenpaare 20-29 erste und zweite Düsenblöcke 48 bzw. 47 angebracht werden. Die zweiten Düsenblöcke 47 umfassen Weitwinkel-Sprühdüsen 49 $ die «inen breiten Sprühstrahl der Kühlflüssigkeit gegen die heißen Waisen 52 richten. Die ersten Düsenblöcke 46 mit Weitwinkel-Sprühdüsen 50 richten ebenfalls einen breiten Sprühstrahl von Kühlflüssigkeit gegen die Walzen 32. Zusätzlich sprühen auch die ersten Düsenblöcke 48 einen breiten Sprühstrahl direkt auf die Stange aus den Düsen 51* und zwar unter hohem Druck . Der Druck der Kühlflüssigkeit in der Leitung 52 zu den Düsenblöcken 48 kann durch eine Druckmeßvorrichtung wie z.B. ein Manometer 53 angezeigt werden. Durchflußregler wie beispielsweise die Ventile 54 in der Leitung 52 sind zur Regelung der Flußmenge zu jeden der Düsenblöcke 48 vorgesehen. Die Düsen 49, 50 und 51 sind bezüglich der Breite des Sprühstrahls regulierbar.

Aus diesen Ausführungen geht hervor, daß die breiten Sprühstrahlen aus den Düsen 49, 50 und 51 zusammen mit der direkten Kühlung der Stange 14 durch den Sprühstrahl aus der Düse 51 in Verbindung mit der direkten Steuerung des KühlmitteTdrucks an jedem Walzenpaar zu einer wirksameren Kühlung führt, die eine hohe Regulierfähigkeit besitzt, und so zu einer speziellen Temperaturänderung im Verlauf der Walzstraße führt, wie oben beschrieben wurde. ...

Um eine gleichmäßige Endtemperatur der Stange 14 zu erreichen, umfaßt die in Bild 5 dargestellte Torrichtung Temperatureeß-

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einrichtungen, wie das Photopyrometer 55» die eine ständige Überwachung der Austrittstemperatur der Stange 14 ermöglichen. Die Temperaturüberwachung 55 ist, wie in Bild 5schematisch durch die gestrichelten Linien 56 angedeutet, mit einer Betätigungsvorrichtung für das Ventil verbunden,, wie z.B. einer Magnetspule 57. Biese Einrichtung wird durch legier 90 gesteuert, betätigt die Durchflußregler 54 und steuert somit den Fluß des Kühlmittels durch die Düsenblöcke 48. So überwacht das Photopyrometer 55 die Temperatur der Stange 14, gibt ein Signal über den Regler 90 an die Magnetspule 57 weiter, und regelt somit den Fluß des Kühlmittels während des Walzvorgangs in Übereinstimmung hinsichtlich der Forderungen der Temperatur, der Stange 14, um diese Temperatur auf einem konstantem Pegel zu halten. Die Leitungen für die Kühlflüssigkeit zu jedem Walzenpaar 18-29 werden durch getrennte Ventile gedrosselt, die je eine getrennte elektromagnetische Betätigungsspule 57 aufweisen, und jede dieser Spulen 57 ist durch einen eigenen Regler 90 mit dem Photopyrometer 55 verbunden. Die Temperatur der Stange 14 am Ausgang der Walzstraße 11 veranlaßt somit die Regelung der Kühlmittelmenge in jedem Walzehpaar in der gesamten Anordnung. Der Fluß des Kühlmittels ist deshalb nicht mehr festgelegt wie bei früheren Ausführungen, sondern variiert und ist daher wirkungsvoller. Beispielsweise im Falle von Kupferstangen führt diese gesteuerte wirkungsvollereJKü^^^g^zu^^upfgrgtangen mit niedrigerer und gleichmäßigerer Anlaßtemperatur- ein höchst wünschenswertes Resultat. Eine Theorie zur Erklärung dieses Phonomens besteht darin, daß die in Kupfer gelösten Verunreinigungen während einer einheitlichen relativ langen Abkühlungsperiode in die Korngrenzen des Kupfers eindringen, wo sie einen wesentlich weniger schädlichen Einfluß auf die Temperwirkung ausüben, als Unreinheiten, die von der Lösung infolge eines relativ schnellen Abkühlungsprozeßes eingeschlossen werden, wie es beispielsweise bei einem

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Temperatursprung von 1100⁰F in ein Kühl-oder Beizbad der Fall ist. Stangenmaterial, das gemäß dieser Erfindung hergestellt wurde, hat daher höhere Zugfestigkeit und weniger Streckfähigkeit als das gemäß herkömmlichen Verfahrens.

Im Hinblick auf das Gesagte, ist es daher offenkundig, daß der erfindungsgemäße Gegenstand aus einem neuartigen Flüssigkeits-Kühl-und Schmiersystem besteht, das auf einer Walzstraße das Auswalzen von Gußmetall bei maximal möglicher Temperatur erlaubt, andererseits aber die niedrigst zulässige Temperatur ermöglicht, gleichzeitig die Kühlung regelt, um dadurch eine gleichmäßige Endtemperatur zu erreichen, die Wirkung des Abbeizens zu verbessern, falls erwünscht, und darüberhinaus einen Draht aus dieser Stange mit höherer Zugfestigkeit und verbesserter Streckfähigkeit ergibt.

Obwohl nur eine spezielle Realisierungsmöglichkeit dieser Erfindung hier näher erläutert wurde, können natürlich kleinere Abweichungen erfolgen, ohne daß vom erfindungegemäßen Gedanken abgewichen wird.

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Claims

Patentansprüche

f 1 .J Ein Verfahren sur Herstellung von Kupferstangen mit niedrigerer Anlaßtemperatur als Kupferstangen nach-herkömmlichen Verfahren für das Ziehen von Drähten, wobei ein gegossener Kupferstab allmählich in eine Kupferstange herabgewalzt wird, in einer Reihe aufeinanderfolgender Schritte und während des Walzen Kühl-und Schmierflüssigkeit mit dem Kupferstab in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verminderung oder Erhöhung der Temperatur der Kupferstange nach dem letzten der aufeinanderfolgenden Schritte gemessen wird und der Druck und die Durchflußmenge des Kühl-und Schmiermittels gemäß der Zunahme oder Abnahme der Stangentemperatur vermindert oder vermehrt wird'.
2. Ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Kühl-und Schmiermittels jeder gegebenen Stangentemperatur angepaßt wird, wobei diese Menge am kleinsten ist am Anfang der aufeinanderfolgenden Walzstufen und die Menge allmählich gegen das Ende der aufeinanderfolgenden Stufen zunimmt.
3. Ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, däß die Kühl-und Schmierflüssigkeit so auf die Kupferstange während des Walzprozeßes gebracht wird, daß die Temperatur der Stange nach dem letzten der aufeinanderfolgenden Schritte in dem Bereich von 7OO°bis 800° F liegt.

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4. Eine Vorrichtung, die speziell eingerichtet ist, um das Verfahren gemäß obiger Patentansprüche durchzuführen, einschließlich eines Walzwerks um gegossene Metallstäbe in längere Metallstangen auszuwalzen und das eine Reihe einzelner Walzenpaare zur allmählichen Verringerung des Querschnitts der Stange sowie Vorrichtungen zur Verteilung der Kühl-und Schmierflüssigkeit auf die Stange bei ihrem Fortschreiten durch das Walzwerk umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur fortschreitenden Erhöhung der Kühlung der Stange zwischen dem Beginn und dem Ende der Walzstraße vorgesehen sind, eingeschlossen Vorrichtungen zum allmählichem Erhöhen der Durchflußmenge an Kühl-und Schmierflüssigkeit zwischen Anfang und Ende der Walzstraße und wobei der beschriebene Fluß der Flüssigkeit von Temperaturmesseinrichtungen abhängt.
5. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4_t dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmesseinrichtungen aus einem Photopyrometer besteht.
6. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4_t dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Änderung der Durchflußmenge einen Photopyrometer zur Messung der Stangentemperatur, elektromagnetisch betätigte Ventile in Zusammenhang mit jedem Walzenpaar zur Regulierung der Durchflußmenge in dem entsprechendem Walzenpaar und Vorrichtungen zum Verbinden des genannten Photopyrometers mit den erwähnten Magnetventilen umfassen.
7. Eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 4_f5 oder· 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Vorrichtungen

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um die Kühl-und Schmierflüssigkeit auf die Stange zu bringen, Weitwinkel-Sprühdüsen umfassen, die einen Strahl der Flüssigkeit direkt auf die Stange richten, nachdem die Stange jedes dieser Walzenpaare passiert hat.
8. Ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumstangen, die höhere Zugfestigkeit und höhere elektrische Leitfähigkeit als Aluminiumstangen nach herkömmlichem Herstellungsprozeß "beim Ziehen zu Draht aufweisen, wobei- die Herstellungsprozeße das Gießen geschmolzenen Alumbiiums in einen Gußaluminium-Stab , das Walzen dieses Stabes zu einer Aluminiumstange, die Anwendung von Kühl-und Schmierflüssigkeit bei der Stange während des Walzens und Ziehen der Stange zu Draht umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumstange am Eingang vor einem Walzschritt dicht umschlossen wird, diese Eingangsführung mit der Kühl-und Schmierlösung gefüllt ist und so die Stange mit der Flüssigkeit umgibt, ebenso dicht die Aluminiumstange in einem Führungsmittel nach einem Walzschritt umfaßt und diese Führungsvorrichtung am Ausgang mit der Kühl-und Schmierlösung gefüllt ist, und so die Stange mit der Lösung vollständig umgibt.
9. Ein Verfahren nach Anspruch 8 und darüberhinaus Anwendung von Regelmethoden für die Oxydation der Stange, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange in der Führung am Eingang dicht umschlossen wird, um eine abgedichtete Hülle zu erreichen, die Kühl-und Schmierlösung direkt im Bereich des Walzens angewandt wird, und daß ein Strahl der Lösung unter hohem Druck direkt auf die Stange nach dem Walzen gebracht wird.

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10· Mine Vorrichtung, die speziell geeir gnet 1st, dl« Verfahren gemäß der Ansprüche 8 und 9 durchzuführen, einschließlich eines Walzwerks, um Gußmetall In Stangen zu walzen und das eine Reihe einzelner Walzenpaare _f Führungsmittel zum fuhren der Stange durch die Walzstraße und ein System zum Verteilen der Kühl-und Schmierlösung auf die Stange während des V&zens umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß erste Sprühvorrichtungen auf einen Punkt zwischen einem Walzenpaar und den erwähnten Führungsvorrichtungen gerichtet sind und einen Flüssigkeitsstrahl zum Entzundern der Walzen und der Stange liefern, sowie zweite Sprühvorrichtungen wenigstens gegen eine der genannten Walzen gerichtet sind, und einen Flüssigkeitsstrahl zur Kühlung und Schmierung der genannten wenigstens eine Waise liefern, sowie dritten Sprühvorrichtungen die einen Strahl von Flüssigkeit aus den genannten Führungsvorrichtungen liefern und wobei die genannten Führungsmittel ein Gehäuse bilden, das die Stange teilweise berührt und umfaßt und geeignet 1st aus einer Quelle mit Ktihl-und Schmierlösung gefüllt zu werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, daduroh gekennzeichnet , daß die erste Sprühvorrichtung mit hohem Brück und die zweite Sprühvorrichtung mit relativ niedrigem Brück arbeitet.
12· Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Sprühvorrichtung Hoch-und Niederdruckdüsen sind, die in einem einzigem Sprühblock angeordnet sind, wobei der Winkel der Düsen und die Durchflußleistung regulierbar sind.
13· Vorrichtung zur Burchführung des Verfahrene nach Anspruch β, einschließlich eines Walzwerkes um Gußmetall in Stangen

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. zu walzen und das eine Reihe einzelner Walzenpaare !Führungsmittel am Eingang und am Ende der Walzenstraße zum Führen der Stange durch einen Walzensatz und ein System zum Ver-.. teilen der Kühl-und Schmierlösung auf die Stange während des Walzens umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel ein geschlossenes Eingangsgehäuse umfassen, das Abdichtvorrichtungen , die die Stange umgeben und mir ihr in.Kontakt stehen und von einer Kühl-und Schmierlösungsquelle überflutet werden.
14· Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse derart konstruiert ist, daß die Flüssigkeit auf die Walzen versprühbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtvorrichtung Führungsrollen umfaßt, die Rollen mit der Walze in Verbindung stehen;

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