DE2300315A1

DE2300315A1 - Verfahren und vorrichtung zum patentieren von metalldraehten

Info

Publication number: DE2300315A1
Application number: DE2300315A
Authority: DE
Inventors: Paul Baguet
Original assignee: PARTICIPATIONS IND C E P I COM
Current assignee: PARTICIPATIONS IND C E P I COM
Priority date: 1972-01-06
Filing date: 1973-01-04
Publication date: 1973-07-12
Also published as: FR2166375B1; LU64560A1; BE793716A; US3858859A; FR2166375A1; IT973067B; GB1385301A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH DIPL.-ING. SELTING

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

j5. Januar 1973

COMPAGNIE D'ETUDES ET DE PARTICIPATIONS INDUSTRIELLES "C.E.P.I." Grand'rue 84, Luxemburg (Luxemburg)

Verfahren und Vorrichtung zum Patentieren von Metalldrähten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Patentieren von Metalldrähten.

Wie bekannt, besteht das Patentieren darin, einen auf eine hohe Temperatur erhitzten Draht in einem Bleibad abzukühlen. Eine solche Behandlung führt zur Zersetzung des das Metall formenden Austenits und zu einem Niederschlag von Perlit. Um ein Metall zu erhalten, dessen mechanische Eigenschaften (Bruch, Dehnung, Brucheinschnürung, Biege- und Verdrehungsfestigkeit} den Erfordernissen der nachfolgenden Behandlungsstufen entsprechen, ist es theoretisch wünschenswert, die Abkühlung des Drahts so gleichmäßig wie möglich über dessen ganzen Querschnitt zu gestalten, damit sämtliche Teile des Drahtquerschnitts das Stadium der Strukturveränderung bei gleicher Temperatur durchgehen. Auf diese Weise würde die Bildung von Perlitkörnern verschiedener Größe und die Entstehung einer heterogenen sogenannten Gemischstruktur vermieden werden.

Ein derartiges Ergebnis hat man schon durch die Verwendung einer Patentierkufe, deren Kopfteil (durch das die Drähte in das Bleibad gelangen) von einer von Kühlluft durchflossenen Mantelhülle umgeben ist, zu erhalten versucht. Diese Mantelhülle schützt den Kufeneingang in der Nähe des Ofens und der Kühleffekt erstreckt sich umso weiter auf die Seitenteile der Kufe, je weiter vom Kopfteilrand entfernt die Luft aus dieser Mantelhülle entweichen kann. Eine derartige Einrichtung, die hauptsächlich zum Abkühlen des Kufenteils dienen soll, in welches durch die heißen Drähte Hitze eingetragen wird, ist jedoch nicht in der Lage, die gewünschte einheitliche Struktur der Drähte zu sichern, insbesonders von Drähten mit stärkeren Durchmesser.

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Desweitern wurde ein "Double Cascade Quench" genanntes Verfahren vorgeschlagen, in welchem der Draht zwei Salzbäder mit verschiedenen Temperaturen durchläuft, wobei das erste Salzbad den Draht abschreckt und das zweite Salzbad den Draht allmählich wieder erhitzt, damit die Strukturänderung des Metalls bei einer möglichst gleichmäßigen Temperatur (von ungefähr 500⁰C) verläuft. Dieses bekannte Verfahren ist sehr umständlich und dessen Regelung führt bei Drähten mit verschiedenen Durchmesser zu Schwierigkeiten. Darüberhinaus führt die Verviendung von Salzen (Nitraten und Nitriten) zu Rosterscheinungen, und es besteht eine sehr ausgeprägte Explosions- und Brandgefahr.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht, wie bei dem bekannten Verfahren, die Verwendung eines Bleibads vor, das jedwede Korrosionsgefahr ausschließt, schlägt jedoch in Abweichung von den bekannten Verfahren und um die diesen anhaftenden Mängel zu umgehen, eine bestimmte Folge von Behandlungsstufen vor, mit dem Ziel, die Querschnittstemperatur des Drahts vor Beginn der die wesentliche Aufgabe des Patentierens darstellenden Strukturänderung einheitlich zu gestalten.

Erfindungsgemäß ,wird der sich in Bewegung befindliche Draht dadurch abgekühlt, daß er in einen vorher abgekühlten, ihn von allen Seiten umgebenden Strom von geschmolzenem Blei eingetaucht wird, dessen Strömungsrichtung der Vorwärtsbewegung des Drahts entspricht, worauf der Draht durch vollständiges Eintauchen in ein Bleibad, in welches der genannte Bleistrom sich ergießt und welches im Normalbetrieb durch die von dem Draht abgegebenen Kalorien erwärmt wird, auf einer wesentlich einheitlichen Temperatur gehalten wird, wobei die Tauchdauer ausreichend ist, damit der wärmere Drahtkern einen Teil seiner Hitze an die äußeren Regionen des Drahts abgeben kann, und alsdann der eine in seinem

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Querschnitt wesentlich einheitliche Temperatur aufweisende Draht in einem weiteren, auf einer wesentlich einheitlichen Temperatur gehaltenen Teil des Bleibads der Strukturänderung unterworfen wird.

Die für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwandte Patentierkufe ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen auf der Einführungsseite des heißen Drahts befindlichen Kopfteil, der von dem übrigen Kufenteil durch eine, bevorzugt wärmeisolierende, Trennwand getrennt ist, und eine auf der Ausgangsseite der patentierten Drähte vorgesehe Bleipumpe, deren Rückleitungsrohr in dem Kopfteil der Kufe mündet. Die mit der Vorwärtsbewegung der in die Kufe eingeführten Drähte gleichlaufende Bleiströmung wird durch Überführung- des sich in dem Kopfteil der Kufe befindenden, verhältnismäßig kälteren Bleis über den Oberrand der Trennwand in den übrigen Kufenteil hergestellt.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Patentierkufe;

Figur 2 eine Draufsicht auf das Oberteil der Kufe nach Abnahme der Drahteinführungsvorrichtungen und der Drahtführungsorgane in der Kufe;

Figur 3 einen Querschnitt durch eine Drahtführungsvorrichtung;

Figur 4 eine Teilansicht in Draufsicht einer Drahtführungsvorrichtung, gesehen in Richtung des Pfeils F der Figur 3, und

Figur 5 eine graphische Darstellung der von der Zeit abhängigen Drahttemperatur&'nderungen zur Erklärung der erfindungsgemäßen Vorgänge.

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In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Patentierkufe 1 findet sich (linke Hälfte der Abbildungen) das bekannte, der Abkühlung dienende Kufenkopfteil; das Kufeneingangsteil ist von einem aus einem Qüerteil 2 und aus zwei sich bis zu den . Trennwänden 5 erstreckenden Seitenkammern 3 bestehenden Kühlmantel umgeben. Ein Belüfter 6 fordert Kühlluft in das Qüerteil Z₁ von wo diese die Seitenkammern 3 durchfließt und schließlich durch regulierbare Öffnungen 4 entweicht. Zu den neuartigen Merkmalen der erfindungsgemäßen Patentierkufe zählt eine senkrechte warmeisolierende Trennwand

7 (die in der darg-estellten Ausführungsform durch eine Teilwand 7a verlängert ist), welche die Kufe in zwei Teile

8 und 9 unterteilt, wobei das Teil 8 oder Kopfteil an der Vorderseite durch eine die Wand des Querteils 2 formende schiefe Ebene 10 und auf einer der Seiten durch eine mit einem Fenster 12 versehene Trennwand 11 begrenzt ist, und durch die Öffnung 12 mit einer Aufnahmekammer 13 in Verbindung steht. In diese Aufnahmekammer 13 mündet das Rückleitungsrohr 14 einer in der Kufe 1 versenkten Bleipumpe 15» welche das Blei in der Nähe des Ausgangsendes der Kufe, wo dieses verhältnismäßig k&'lter ist, ansaugt. Die Pumpe wird von einem Motor 16 betrieben. Die Ansaughöhe der Pumpe ist so gewählt, daß das Blei verhältnismäßig weit von dem Kufenboden angesaugt wird, um eine Trübung des Bleibads und die Aufnahme der sich auf dem Boden absetzenden Verunreinigungen zu vermeiden. Das Ausflußrohr 14 mündet in der Kammer 13 in der Nähe eines Ablenkblechs 17, welches so ausgerichtet ist, daß die Bleiströmung im wesentlichen den durch die Pfeile f angegebenen Verlauf nimmt und das von der Pumpe zurückgeführte Blei an den abgekühlten Wänden des Kufenkopfteils entlang fließt.

Die Trennwand 7 besteht aus einer Platte mit Hebezapfen, wie zum Beispiel in 7b dargestellt, welche zwischen

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Führungsbackenpaaren gleiten und von denen das eine Paar an der Trennwand 11 und das andere Paar an der gegenüberliegenden Kufenwand befestigt ist. Die Trennwände 7 sind folglich auswechselbar und die Hohe ihres Oberrands 70 gegenüber dem Kufenboden und den gewünschten Bedingungen entsprechend einstellbar.

Die schiefe Wand 10 der Kammer 13 trägt V/iegen 18 für die in den Fig. 3 und 4 näher dargestellten Drahtführungsvorrichtungen 19. Eine solche Führungsvorrichtung besteht aus einem Haupt- oder Körperteil 20, dessen Oberteil durch Zähne 21 gebildete Nuten 22 trägt, in welchen der Draht geführt wird. Das Hauptteil 20 der Führungsvorrichtung wird durch einen Tragansatz 24 und durch ein schwanzartiges Endstück 25 verlängert, wobei diese beiden letzteren Teile mit einer abgeschrägten Fläche gegen die Wand 10 anliegen. Das schwanzartige Endstück 25 der Drahtführungsvorrichtung taucht in die in der Kufe befindliche Bleischmelzmasse und bringt auf diese Weise die Nutenböden 22 auf die ungefähre Temperatur des in dem Kufenteil 8 befindlichen Bleis.

Das Drahtführungssystem wird vervollständigt durch in der in dem Kufenteil 9 befindlichen Bleimasse versenkten Führungsorgane 26 und 27. Die Stellungen der Organe 19, 7 und 26 zueinander sind so gewählt, daß der Draht 23 genau oberhalb des Oberrands 70 über die Trennwand 7 gezogen wird und dabei in den aus dem Kufenteil 8 über diese Trennwand fließenden Bleistrom eintaucht.

Im Betrieb durchläuft der Draht die Kufe von links nach rechts, während die Pumpe 15 das verhältnismäßig kältere Blei am Ausgangsende der Kufe aufnimmt und in die Kammer 13 zurückführt, von wo das Blei in das Kufenteil 8 gelangt«, Der Bleispiegel hebt sich in dem Kufenkopfteil und das Blei ergießt sich schließlich über den Oberrand 70 der Trennwand 7. Der eingeführte Draht 23 läuft durch diese in

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gleicher Richtung über die Uberlaufwand fließende kältere Bleiströmung, bevor er in das in dem Kufenteil 9 befindliche Bleibad taucht.

Der Abkühlungsvorgang in dem Draht kann wie folgt beschrieben werden: Der in einem (nicht dargestellten, in der Fig. 1 links von der Kufe 1 gelegenen) Ofen erhitzte Draht durch- · läuft zuerst die von den Zähnen der Drahtführungsvorrichtung 19 gebildeten Nuten. Die Drahtmasse befindet sich global auf einer Temperatur T-, von zum Beispiel 95O°C, die im wesentlichen der von dem Draht am Ofenausgang erreichten Höchsttemperatur entspricht. Beim Durchgang durch das von dem Kufenteil 8 in das Kufenteil 9 fließende Blei wird der Draht auf eine Oberflachentemperatur T₁ abgekühlt, die unterhalb der für das Patentieren als vorteilhaft angesehenen Temperatur T~ (z.B. ungefähr 500⁰C) liegt. Der Übergang von der Temperatur T₁ zu der Temperatur Tg entspricht deshalb einer Erwärmung des Drahts, welche zwischen dem Oberrand 70 und der Führungsvorrichtung 26 vor sich geht. Während dieses Vorgangs verteilt sich die in dem Drahtkern befindliche größere Hitze auf die Außenbereiche, und die QuerSchnittstemperatür des Drahts wird gleichmaßiger. Es ist kritisch, daß diese Vereinheitlichung der Temperatur erfolgt, bevor die Strukturänderung, die bei gleichbleibender Temperatur zwischen den Führungsvorrichtungen 27 und 27» und theoretisch zwischen den Kurven S- ^(Beginn) und S₂ (Ende) vor sich geht, beginnt. Man vermeidet auf diese Art und Weise, wie schon angeführt, jegliche die Eigenschaften des Drahts beeinträchtigende Strukturunregelmäßigkeiten.

Die baschriebene Einrichtung kann selbstverständlich verschiedene Abänderungen erfahren, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu fallen. So können z.B. verschiedene Vorrichtungen, wie z.B. in das Bleibad des Kufenteils Ö tauchende Rohrschlangen zur Regelung der Bleibadtemperatur an bestimmten Orten, vorgesehen werden. Vorrichtungen dieser Art können verschiedentlich angeordnet sein, je nachdem z.B. ein oder . zwei Bleirückleitungsrohre vorgesehen sind, usw.

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Claims

Patent an Sprüche

'.- Verfahren zum Patentieren von Metalldrähten, in welchem der Draht abgekühlt und dann wieder erwSrmt wird, bevor eine Strukturänderung hervorgerufen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der sich in Bewegung befindliche Draht dadurch abgekühlt wird, daß er in einen vorher abgekühlten, ihn von allen Selten umgebenden Strom von geschmolzenem Blei eingetaucht wird» dessen Strömungsrichtung der Vorwfrtsbewegung des Drahte ent- . spricht, der Draht alsdann durch vollständiges Eintauchen in ein Bleibad, in welches der genannte BIeletrom eich ergießt und welches im Normalbetrieb durch dl« iron dem Draht abgegebenen Kalorien erwfirmt wird, auf einer wesentlich einheitlichen Temperatur gehalten wird, wobei die Tauchdauer ausreichend 1st, damit der wlrmere Drahtkern einen Teil seiner Hitze an die Äußeren Regionen dee Drahts abgeben kann, und der in seinem Querschnitt eine wesntlich einheitliche Temperatur aufweisende Draht in einem weiteren, bei einer wesentlich einheitlichen Temperatur gehaltenen Teil des Bleibads der Strukturänderung unterworfen wird.

2.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß der Strom von geschmolzenem Blei durch Rückführung eines Teils des sich am Ausgangsende des BleibadbehSlters befindenden geschmolzenen Bleis in den Einführungsteil der DrShte hergestellt wird.

3.- Patentierkufe für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kufe auf der Einführungsseite des heißen Drahts einen Kopfteil besitzt, der von dem übrigen Kufenteil durch eine bevorzugt wSrmeisolierende Trennwand abgetrennt ist, und auf der Ausgangsseite der patentierten UrShte eine Bleipumpe vorgesehen 1st, dessen Rückleitungsrohr in den Kopfteil der Kufe mündet.

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4·- Patentierkufe nach Anspruch 3# dadurch g e k e η η zeichnet, daß in dem Kufenkopfteil eine Kühlschlange in das Bleibad taucht,

5·- Patentierkufe nach Anspruch 3> deren Kopfteil wie '>r. sich bekannt von.einem die Stirnseite und die beiden Seitenteile umgebenden und von Kühlluft durchflossenen Kühlmantel abgekühlt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Rüekführungsrohr der Pumpe in der NShe eines Ablenkblechs mündet, welches das zurückgepumpte Blei an den abgekühlten Wänden des Kufenkopfteils entlang fließen läßt.

6»- Patentierkufe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet ,daß die Trennwand in ihrem Oberteil in einen Öberlaufrand endet und der eingeführte Draht durch geeignete Führungsvorrichtungen genau oberhalb des Oberrands über die Trennwand gezogen wird.

7.- Patentierkufe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, mit einer Drahtführungsvorrichtung auf der prahteinführungsseite, dadurch gekenn ze ichnet , daß diese Führungsvorrichtung aus einem kammähnlichen metallischen Hauptteil besteht, in dessen Nuten die zu behandelnden Drähte geführt werden, sowie aus einem die Hitze leitende; schwanzartigen Endstück, welches unter die freie Oberflache des verhältnismäßig ka'lteren Bleis in dem Kopfteil der Kufe taucht.

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