DE2429996B2 - Ziehsteinhalter zum trockenziehen von draht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ziehsteinhalter zum Trockenziehen von Draht, bestehend aus einem zweiteiligen, mit Drahteintritts- und -austrittsöffnungen versehenen Gehäuse, einem in diesem Gehäuse und koaxial zu den Drahtein- und -austrittsöffnungen angeordneten, aus einem Ziehring und einer diesen umfassenden Einbettung zusammengesetzten Ziehstein, welcher mittels Einspannvorrichtungen vor und nach dem Ziehstein im Gehäuse eingespannt ist, wobei die Einspannvorrichtung auf der Drahteintrittseite des Ziehsteins mit ihrer gesamten, dem Ziehstein gegenüberliegenden Frontfläche gegen den Ziehstein anliegt und ihn kühlflüssigkeitsfrei hält, während die Einspannvorrichtung auf der Drahtaustrittseite des Ziehsteins nur mit einer geringen Abstützfläche gegen die Stirnfläche des Ziehsteins anliegt, wobei dessen verbleibende Stirnfläche einschließlich der Oberfläche des Entspannungsteils der Düse zusammen mit einem Teil der seitlichen Umfangsfläche des Ziehsteins und der diesen Flächen gegenüberliegenden inneren Gehäuseoberflächen einen Kanal für die Kühlflüssigkeit bildet.

Ein solcher Ziehsteinhalter ist bereits aus der US-PS 03 751 bekannt. Der Kühlkanal für den zusammengesetzten Kühlstein erstreckt sich nur über einen Teilbereich der äußeren Umfangsfläche und nur teilweise über die drahtaustrittseitige Stirnfläche des den Ziehring umgebenden Einbettungsteils, wobei diese Stirnfläche noch teilweise durch die ringförmig ausgebildete Abstütziläche der auf der Drahtaustrittseite angeordneten Einspannvorrichtung abgedeckt ist. Der im wesentlichen den Entspannungsteil des Ziehrings umgebende Kanalraum steht mit dem im wesentlichen die äußere Umfangsfläche des Einbettungsteils umgebenden Kanalraum durch mehrere, die Einspannvorrichtung in radialer Richtung durchsetzende Bohrungen

ίο in Verbindung. Es wird jedoch nicht der eigentliche Ziehring selbst, sondern nur die jeweilige Außenfläche des Einbettungsteils mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt. Durch eine derartige Anordnung des Kühlkanals sowie durch die Übergangsflächen im zweiteilig ausgebildeten

Ziehstein zwischen dem eigentlichen Ziehring und dem diesen Ziehring umgebenden Einbettungsteil wird die im Ziehring beim Durchziehen des Drahtes entstehende V/ärme, insbesondere bei großen Ziehgeschwindigkeiten, nicht zufriedenstellend abgeführt, so daß eine ganz erhebliche Erhitzung des Ziehsteins und dadurch eine sehr starke Überhitzung des gezogenen Drahts auftritt; das führt zu einer bedeutenden Verringerung der Lebensdauer des Ziehsteins und zu einer Verschlechterung der Drahtqualität infolge der hitzebedingten Versprödung des Drahts.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine solche Anordnung zu schaffen, wobei der Ziehstein besser gekühlt und dabei so gehaltert wird, daß er mit Ausnahme tier trocken zu haltenden Eintrittsflächen möglichst umfassend gekühlt werden kann.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch den Ziehsteinhalter gemäß Hauptanspruch gelöst. Eine besondere Ausgestaltung ist aus dem Unteranspruch ersichtlich.

Durch eine solche Ausbildung des Kühlkanals im Ziehsteinhalter wird eine sehr wirksame Kühlung des Ziehrings sowie des aus dem Ziehring abgezogenen Drahts erreicht. Die sonst beobachteten übermäßigen Temperatursteigerungen treten nicht mehr auf, wie z. B.

bei Stählen hoher Festigkeit üblich, die bisher nur durch Verringern der Ziehgeschwindigkeit verhindert werden konnten. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Ziehsteinhalters wird das Auftreten von Rissen an der Oberfläche des Drahtes und das Reißen des Drahies infolge von Versprödung durch Reckalterung vermieden.

Mit Hilfe der Durchtrittskanäle bei dem erfindungsgemäßen Ziehsteinhalter wird eine sehr intensive Kühlung des Ziehrings und gleichzeitig eine sehr wirksame Kühlflüssigkeitszuführung an den unmittelbar aus der Ziehdüse des Ziehrings austretenden erhitzten Draht erreicht.

In der praktischen Anwendung des Ziehsteinhalters hat sich gezeigt, daß durch die Kühlflüssigkeitszuführung an den Draht und die entsprechende, sehr wirksame Kühlung des Drahtes unmittelbar beim Austritt aus dem Ziehring, d. h. dann, wenn der Draht gerade bis zu der gewünschten Abmessung gezogen ist und aus dem Ziehring austritt, eine Versprödung des gezogenen Drahtes durch Reckalterung, die generell durch den Temperaturanstieg im Draht während des Durchzugs durch den Ziehdüsenquerschnitt auftritt, verhindert wird. Eine solche Wärmeentwicklung beim Drahtziehen ist insbesondere intensiv bei Drähten hoher Festigkeit, z. B. aus Hartstahl oder kohlenstoffreichem Stahl; üblicherweise werden in der Oberflächenschicht des gezogenen Drahtes je nach Ziehgeschwindigkeit Temperaturen zwischen 200° und 450⁰C

erreicht. Je höher die Festigkeit eines Stahldrahtes und damit der Widerstand gegen die Deformierung ist und je höher die prozentuale Querschnittsverringerung ist, desto größer ist der Temperaturanstieg. Andererseits ist der Temperaturanstieg in der Oberflächenschicht eines Drahtes proportional dem Reibungskoeffizienten zwischen einem Ziehring und einem Stah'draht; dabei ist der Temperaturanstieg (bei konstanter Querschnittsverringerung) um so größer, je große:· der Durchmesser eines gezogenen Drahtes ist. Wenn z. B. der mittlere Formänderungswiderstand 110 kg/mm², der halbe Ziehhol-öffnungswinkel 6°, der Reibungskoeffizient μ = 0,06, die Draht-Durchmesser-Änderung 5,37 mm -* 4,90 mm (prozentuale Querschnittsabnahme 17%) und die Ziehgeschwindigkeit 100 m/min betragen, ist die Temperatur im mittleren Teil des Drahtes 50° bis 80°C, während die Temperatur an der Oberfläche des Drahtes 350⁰C beträgt. Die Temperatur an der Oberfläche des Drahtes hängt weitgehend vom Reibungskoeffizienten ab. Wenn beispielsweise μ = 0,02 ist, beträgt die Temperatur an der Oberfläche des Drahtes 200° bis 250°C. Aber auch hierbei steigt die Temperatur an der Oberfläche des Drahtes leicht bis 370°C, wenn eine praktisch übliche Ziehgeschwindigkeit angewendet wird.

Beim erfindungsgemäßen Ziehsteinhalter setzt die Kühlung des gezogenen Drahtes unmittelbar am Austrittsende des Ziehrings ein, so daß die Oberflächentemperatur des Stahldrahtes einen Wert unter 300° C innerhalb von 0,01 see nach dem Austreten des Drahtes aus dem Ziehring erreicht. Diese Temperaturen werden auch bei einem verhältnismäßig dicken Draht gestalten, so daß keine Möglichkeit zur Reckalterung in der Drahtoberfläche besteht, weil der Draht innerhalb sehr kurzer Zeit auf eine entsprechend niedrige Temperatur gekühlt wird.

Als Kühlmedium wird Wasser (unter 50°C) oder eine andere Flüssigkeit mit der erforderlichen Kühlkapazität verwendet. Die Temperatur des Kühlmediums liegt entsprechend unter dessen Siedepunkt. Bei Verwendung von Wasser als Kühlmedium wird die maximale Strömungsgeschwindigkeit des Wassers auf 0,1 mVmin, vorzugsweise 0,01 mVmin, am Ziehring eingestellt. Der gezogene Draht wird so lange gekühlt, bis keine Reckalterung mehr auftritt, d. h. wenn die Temperatur des Stahldrahtes z.B. unterhalb 150°C liegt. Bei einem Stahldraht mit einem Durchmesser unter 13 mm erfordert die Temperaturerniedrigung 0,01 bis 1 see (bei einer Kühlwassertemperatur von 25°C). Je geringer der Durchmesser des Drahtes ist, desto kürzer ist die Kühlzeit.

Die Kühlwirkung kann insbesondere dadurch erreicht und verbessert werden, daß an der Drahiaustrittseite des Ziehsteinhalters ein Kühlrohr von entsprechender Länge angesetzt wird. Dies ergibt einen den Draht über eine bestimmte Länge umgebenden Kühlmittelraum, der mit einem Kühlflüssigkeitsdurchtritt im Ziehsteinhalter in Verbindung steht.

Am drahtaustrittseitigen Ende des Kühlrohrs kann sich eine druckluftbeaufschlagte Kühlflüssigkeits-Abschirmkammer befinden, die das Auslaufen von Kühlflüssigkeit verhindert.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ziehsteinhalter;

Fig. 2 eine Draufsicht und einen Querschnitt der als Kühlwasserzuführungseinrichtung ausgebildeten Einspannvorrichtung auf der Drahtaustrittseite des Ziehsteinhalters;und

Fig.3 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Ziehsteinhalter.

Gemäß Fig. 1 besieht der Ziehsteinhalter aus einem zweiteiligen, mit Drahteintritts- und Drahtaustrittsöffrungen versehenen Gehäuse 2, in welchem ein Ziehring 3 zwischen zwei Einspannvorrichtungen 5 und 15

ίο angeordnet ist. In den oberen Teil dieses Gehäuses 2 führt ein Einlaß 4 für ein Kühlmedium (z. B. Wasser), das vom Einlaß 4 in den Kühlflüssigkeitsraurn 6 weitergeleitet wird; dieser Kühlflüssigkeitsraum 6 wird von der Einspannvorrichtung 5 auf der Drahtaustrittseite einerseits und der Stirnfläche b des Ziehrings 3 andererseits begrenzt. Eine wasserdichte Ringdichtung 10 ist zwischen dem Gehäuse 2 und der Einspannvorrichtung 5 vorgesehen. Die Einspannvorrichtung 15 befindet sich an der Drahteintrittseite des Ziehrings 3, die eine Halterung für den Ziehring 3 bildet und verhindert, das Kühlflüssigkeit aus dem Kühlflüssigkeiisraum 16 an den Zulaufteil dieses Ziehrings gelangt. Durch die wasserdichten O-Ringe 10 zwischen der Einspannvorrichtung 15 und der drahtzulaufseitigen Frontfläche des Ziehrings 3 wird der Durchflußkanal für das Kühlmedium geschaffen, bestehend aus zwei Räumen, nämlich dem Raum 16, der durch den äußeren Umfangsteil a des Ziehrings 3 und der Innenseite des Gehäuses 2 begrenzt wird, und dem Raum 6, der mit dem Raum 16 in Verbindung steht und durch die Stirnfläche b des Ziehrings 3 (einschließlich dessen Entspannungsteil 3') und die dieser Stirnfläche b zugekehrte Frontfläche der Einspannvorrichtung 5 begrenzt ist und dabei die Länge des Stahldrahts 1 von seinem Austritt aus dem Ziehringloch 3" (vgl. F i g. 3) bis zu dem Drahtaustrittsloch 7 im Gehäuse 2 umgibt. Die durch den Einlaß 4 im Oberteil des Gehäuses 2 eingeführte Kühlflüssigkeit kühlt nacheinander den äußeren Umfangsteil a, den Austrittsteil ödes Ziehrings 3 sowie die Länge des gezogenen Drahtes 1 bis zum Drahtaustrittsloch 7 im Gehäuse 2. Durch dieses Drahtaustrittsloch 7 tritt auch gleichzeitig die Kühlflüssigkeit aus.

F i g. 2 zeigt die der Stirnfläche h des Ziehrings 3 gegenüberliegende Einspannvorrichtung 5, welche dazu dient, die Kühlflüssigkeit zunächst an dieser Stirnfläche vorbeizuleiten, um sie anschließend gegen den Stahldraht 1 bei dessen Austreten aus dem Ziehringloch 3" des Ziehrings 3 (Fig.3) strömen zu lassen. In der dargestellten Ausführungsform weist die Einspannvorrichtung 5 das genannte Loch 5' und mehrere radial verlaufende Rippen 5" nuf, mit denen sie sich gegen die drahtaustrittseitige Stirnfläche b des Ziehrings 3 abstützt, so daß die zwischen den einzelnen Rippen 5" verbleibenden Zwischenräume als Kühlflüssigkeitskanäle dienen. Jede dieser Rippen 5" weist an ihrem an der Peripherie liegenden Bereich einen stufenförmigen Absatz auf, mit dem der Ziehring 3 fingerartig umklammert wird.

ftü F i g. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Ziehring 3 (nach oben die Drahteinzugseite und nach unten die Drahtabzugseite). Auf der Austrittseite ist ein Entspannungsteil 3' angeordnet. Für die Kühlung des aus dem Ziehring 3 austretenden Drahtes sind vom äußeren

(15 Umfangsteil dieses Ziehrings 3 zum Entspannungsteil 3' mehrere üurchtrittskanäle 13 vorgesehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ziehsteinhalter zum Trockenziehen von Draht, bestehend aus einem zweiteiligen, mit Drahteintritts- und -austrittsöffnungen versehenen Gehäuse, einem in diesem Gehäuse und koaxial zu den Drahtein- und -austrittsöffnungen angeordneten, aus einem Ziehring und einer diesen umfassenden Einbettung zusammengesetzten Ziehstein, welcher mittels Einspannvorrichtungen vor und nach dem Ziehstein im Gehäuse eingespannt ist, wobei die Einspannvorrichtung auf der Drahteintrittseite des Ziehsteins mit ihrer gesamten, dem Ziehstein gegenüberliegenden Frontfläche gegen den Ziehstein anliegt und ihn kühlflüssigkeitsfrei hält, während die Einspannvorrichtung auf der Drahtaustrittseite des Ziehsteins nur mit einer geringen Abstützfläche gegen die Stirnfläche des Ziehsteins anliegt, wobei dessen verbleibende Stirnfläche einschließlich der Oberfläche des Entspannungsteils der Düse zusammen mit einem Teil der seitlichen Um/angsfläche des Ziehsteins und der diesen Flächen gegenüberliegenden inneren Gehäuseoberflächen einen Kanal für die Kühlflüssigkeit bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützflächen der auf der Drahtaustrittseite gelegenen Einspannvorrichtung (5) in Form einer Anzahl radial verlaufender Rippen (5") ausgebildet sind, welche unmittelbar an der Stirnfläche (b) des Ziehrings (3) anliegen, und daß der Kanal (6, 16) für die Kühlflüssigkeit direkt an die drahtaustrittseitige Stirnfläche (b) sowie an die gesamte seitliche Umfangsfläche (a)des Ziehrings (3) angrenzt.

2. Ziehsteinhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ziehring (3) eine Anzahl Durchtrittskanäle (13) vorgesehen ist, die sich von der seitlichen Umfangsfläche (a)des Ziehrings (3) bis zu seinem Entspannungsteil (3') erstrecken.