DE51188C - Verfahren und Apparate zum Glühen des auszuwalzenden Metalldrahtes oder Bandeisens mittelst des elektrischen Lichtbogens - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf Einrichtungen, um bei der Fabrikation von Metalldrähten und Metallstreifen die erforderliche Erwärmung des zu behandelnden Materials mittelst des elektrischen Stromes zu erzielen.

Der Gedanke, die Energie des elektrischen Stromes für metallurgische Zwecke dienstbar zu machen, liegt einer ganzen Reihe neuerer Erfindungen zu Grunde. Auch zur Schweifsung und mechanischen Umformung des Eisens ist dieselbe mehrfach in Anwendung gebracht worden. Es ist z. B. ein Verfahren bekannt, Draht von beliebiger Länge dadurch zu erhitzen, dafs derselbe langsam zwischen zwei Contactrollenpaaren vorübergeführt wird, welche mit den Polen einer Elektricitätsquelle in Verbindung stehen. Bei diesem hauptsächlich für Feindraht geeigneten Verfahren wird die in dem durchflossenen Drahtstück selbst durch den Leitungswiderstand frei werdende Wärme benutzt. Im Gegensatz hierzu besteht die vorliegende Erfindung erstens in einer neuen und besseren Methode, auch dickere Drähte und Streifen von beliebiger Länge mit Hülfe der' Elektricität zu erhitzen, und zweitens werden hierbei mit dem elektrischen Erhitzen viel weitergehende Zwecke verbunden, namentlich der, das Kaltausziehen dicker Drähte zu umgehen, indem der aus dem Erhitzungsapparat tretende Walzdraht direct durch den Procefs des Heifswalzens in feineren Draht verwandelt wird. Schliefslich ist bei vorliegender Erfindung auch noch die Anordnung getroffen, dafs nach derselben das glühende Drahtstück mit einem reducirenden Gase umgeben wird, um auf diese Weise einerseits die Bildung des Glühspans zu verhindern und um andererseits das bereits oxydirte Metall mit einer rein metallischen, für das Anhaften leicht schmelzbarer Metalle geeigneten Oberfläche zu versehen.

Was zunächst das Erhitzen des Drahtes betrifft, so kann die einfache Methode des Hindurchleitens von Elektricität nur für dünne Drähte vortheilhaft sein. Dickere Drähte und Streifen, wie gewöhnlicher Walzdraht von 4 bis 5 mm, bieten dem Strom einen zu geringen Widerstand, so dafs eine grofse Amperezahl erforderlich ist und bei Dynamomaschinen gebräuchlicher Construction ein grofser Bruchtheil der Energie in der Maschine selbst in Form von Wärme frei werden mufs.

Der vorliegenden Erfindung gemäfs wird eine ungleich grö'fsere und intensivere Wärmequelle an der Uebergangsstelle zweier sich unvollkommen berührender Leiter, insonderheit von Kohle und Metall, benutzt, d. h. der Draht wird durch den elektrischen Lichtbogen erhitzt. Dabei ist unter dem Wort »Bogen« nicht sowohl der eigentliche Lichtbogen von mefsbarer Länge, sondern ganz allgemein die Glüherscheinung an unvollkommen elektrischen Contacten zu verstehen. Das Princip der vorliegenden Erfindung besteht also darin, Draht oder Streifen von beliebiger Länge dadurch zu erhitzen, dafs derselbe an Kohlenelektroden so vorübergeführt wird, dafs sich zwischen dem

Draht und der Kohle Lichtbogen ausbilden, bezw. dafs der Draht ganz oder theilweise. von Lichtbögen eingehüllt ist.

Die Ausführung des Verfahrens geschieht nun unter Benutzung mehrerer Apparate, welche im Folgenden beschrieben werden sollen:

1. Bei dem in den Fig. ι bis 3 dargestellten Apparat geht der Walzdraht D D zwischen zwei Blöcken A und B (von'etwa 0,5 m Länge) aus feuerfestem Thon oder einem anderen geeigneten Material hindurch. Der untere Block A enthält auf der B zugewendeten Seite flache Vertiefungen, in welche die Kohlenplatten C und C ^x passen. Durch passend angeordnete, auf der Zeichnung nicht dargestellte Federn werden sämmtliche Platten lose gegen den Draht gedrückt. Verbindet man nunmehr die Platten C mit dem einen, die Platte C¹ mit dem anderen Pol einer Elektricitätsquelle, so entwickelt sich zwischen Platten und Draht eine Glühzone von aufserordentlicher Heizkraft, durch welche der Draht beim Hindurchziehen schnell auf Rothglut gebracht wird. .

2. Eine, andere Anordnung zeigt Fig. 4. Hier ist nur eine Reihe von Platten vorhanden, welche lose gegen den Draht drücken. Die Platten werden abwechselnd mit dem -j- Pol und — Pol verbunden.

3. Die Platten sind wie bei 1. oder 2. angeordnet, aber sämmtlich mit dem einen Pol verbunden, der andere Pol führt zu dem dicht hinter dem Heizapparat befindlichen Rollenpaar R, Fig. 5.

4. Zur Erzeugung des »Bogens« kann auch statt Kohlenplatten oder Kohlenstiften gekörnte Kohle verwendet werden, welche den zu erhitzenden Draht berührt und in denselben Elektricität übertreten läfst.

Es würde zu weit führen, alle die zahlreichen Formen, welche man dem Apparat in diesem Falle geben, kann, näher zu beschreiben. Nur. eine besonders praktische Anordnung soll noch an der Hand der Fig. 6 und 7 gekennzeichnet werden. Zwei Drähte D¹ und jD¹, welche sonst nirgends in gut leitender Verbindung, stehen dürfen, werden parallel neben einander, etwa 10 mm von einander entfernt, durch einen Trog A¹ aus feuerfestem Material geführt. An beiden Enden ist derselbe mit Platten verschlossen, welche je zwei Löcher für den Durchgang der Drähte enthalten. Der Trog ist mit grob gepulverter Kohle K gefüllt. Der eine Draht wird nun mit dem -j- Pol, der andere mit dem —Pol einer Elektricitätsquelle verbunden. Dadurch bilden sich zwischen beiden Drähten »Bögen« aus, welche die sich stetig hindurchbewegenden Drähte je nach der angewendeten Geschwindigkeit und Stromstärke schnell bis auf jede gewünschte Temperatur erhitzen.

Bei den Anordnungen 1. bis 3. können die Kohlen nach Entzündung des Bogens auch etwas zurückgezogen und durch irgend einen bei den elektrischen Lampen gebräuchlichen Mechanismus in bestimmter Entfernung gehalten werden, so dafs sich ein Bogen von mefsbarer Länge bildet.

- Bei allen Apparaten ist ein gleichmäfsiges Vorrücken des Drahtes unerläfsliche Bedingung für regelrechten Gang des Erhitzungsprocesses. Namentlich würde bei zu langsamem Gange oder bei Stillstand ein sofortiges Abschmelzen eintreten.

Deshalb ordnet man eine Regulirvorrichtung an, welche den Strom ausschaltet, sobald der Draht zu langsam geht. Dieselbe besteht aus dem Centrifugal-Pendeläpparat der Dampfmaschinen , welcher durch Frictionsrollen von dem Draht vor seinem Eintritt in die Heizkammer angetrieben wird. Durch einen Hebel wird der Stromkreis unterbrochen, sobald die Kugeln des Regulators zusammenfallen.

Nachdem die Methode, Drähte und Streifen mittelst des galvanischen »Bogens« zu erhitzen, und die dazu dienenden Apparate im wesentlichen beschrieben sind, sollen nunmehr die Zwecke, welche mit dem elektrischen Glühen erreicht werden können, dargelegt werden.

In erster Linie soll die Drahtfabrikation vereinfacht und verbessert werden. Nach der bisher üblichen Fabrikationsweise können schwerere Knüppel nur bis auf 4 mm Durchmesser herabgewalzt werden, weil der sehr lange, dünne Draht zu schnell erkaltet. Aus demselben Grunde ist auch das Wiedererwärmen eines ganzen Walzdrahtknäuels zum Zwecke weiteren Warmauswalzens ohne Nutzen. Um also feineren Draht zu erhalten, mufs der Procefs des Ziehens oder Kaltwalzens eintreten. Dieser verlangt aber, dafs der Draht wiederholt ausgeglüht und nachher mit Chemikalien blank gemacht wird. Diese letzteren Operationen sind aber umständlich und unsauber und verlangen ausgedehnte Fabrikräume und kostspielige Anlagen. Die vorliegende Erfindung setzt nun an" Stelle der Glühöfen und Säurebottiche einen elektrischen Glühapparat. Dieser kleine, direct auf der Ziehbank aufzustellende Apparat, sowie das glühende Drahtstück wird mit einer luftdicht verschlossenen Kammer G umgeben (Fig. 8), welche durch eine Eintrittsöffnung mit Steinkohlengas oder sonst einem reducirenden Gase gefüllt wird. Die Kammer ist an jedem Ende mit Stopfbüchsen e ausgerüstet, durch welche der Draht hindurchgeführt ist; eine Kühlkammer H kann mit dem. einen Ende der Heizkammer in Verbindung gesetzt werden; die letztere besteht aus einem Metallrohr E, welches von Wasser

umspült wird; das Wasser tritt bei s ein und bei i¹ wieder aus. .

Der wiedererhitzte Draht wird bei seinem Durchgang durch das Kühlrohr langsam abgekühlt und auf diese Weise weich gemacht. Da der Draht eine rein metallische Oberfläche hat, so kann er gleichzeitig mit einem Metall überzogen werden, dessen Schmelzpunkt tiefer liegt, indem man den Draht durch ein entsprechendes Metallbad führt. Anstatt ein Kühlrohr anzuwenden, kann man den Draht durch ein Wasser- oder Oelbad führen.

Die wichtigste Anwendung dieser elektrischen Erhitzungsmethode.liegt jedoch darin, dafs man die elektrische Erhitzung des. Drahtes gleichzeitig mit der Reduction des groben Drahtes in feinen Draht mittelst eines continuirlichen •Rollenzuges vornehmen kann.

Der grobe Draht wird um eine Rolle M geschlungen (Fig. 9); der Regulator N bewirkt die Auslösung, um eine Abnahme des Stromes herbeizuführen, sobald sich der Draht zu langsam bewegt oder gar stillsteht. Mit O ist der Heizapparat bezeichnet, mit P ein continuirlicher Rollenzug, in welchem der grobe, von der Trommel M kommende Draht in einem Durchgang zu Feindraht ausgewalzt und schliefslich auf eine Haspel V gewickelt wird. Während der Draht sich in erhitztem Zustand befindet, kann derselbe in U-Form oder in ein anderes Profil gewalzt oder auch sonstwie, ζ. B. zu Drahtnägeln, verarbeitet werden.

Der continuirliche Walzenzug P kann durch Frictionsräder oder sonstwie angetrieben werden.

Dadurch, dafs man zwei Streifen von demselben oder von verschiedenen Metallen, z. B. Eisen und Kupfer, gleichzeitig erhitzt und dieselben durch ein Paar Walzen oder eine Presse gehen läfst, während sie erhitzt sind, kann man dieselben zusammenschweifsen.

In dieser Weise kann man z. B. einen Compounddraht herstellen, dessen äufsere Schicht aus Stahl, dessen Kern aus Kupfer besteht, wobei der Stahl am besten einen U - förmigen Querschnitt erhält.

Es ist klar, dafs der Draht beim Durchgang eines elektrischen Stromes von genügender Quantität und Intensität, um denselben bis zur Rothglut zu erhitzen, ebenfalls auch reducirt werden oder die Bildung von Oxyd auf demselben verhindert werden kann, wenn man den erhitzten Draht mit einem reducirenden Gase umgiebt.

Der Draht kann infolge dessen direct mit einem anderen Metall von niedrigem Schmelzpunkt überzogen werden. Gleichfalls kann der in dieser Weise erhitzte Draht mit einem Male zu Feindraht ausgewalzt werden, wenn man die Contactwalzen mit einem continuirlichen Walzenzug combinirt. Für diesen Zweck nimmt ein Paar kupferner Contactwalzen a, Fig. 10, welches mit dem positiven Pol eines Dynamos verbunden, und ein zweites Paar b, welches mit dem negativen Pol verbunden ist, den Draht auf, welcher von einer Haspel M kommt. Der Draht wird also bei seinem Durchgang zwischen den beiden Walzenpaaren a und b bis zur Rothglut erhitzt, und indem man einen continuirlichen Walzenzug P mit dieser Glühvorrichtung combinirt, wird der Draht in einem Zuge zu Feindraht ausgewalzt, und schliefslich um eine Haspel.Vgeschlungen. Zwischen der Trommel M und dem Walienpaar α kann ein Regulator angeordnet werden.

Es ist wichtig, dafs die Contactwalzen in isolirten Lagern laufen, welche ζ. B. aus Glas sein können, und dafs. die Walzen gekühlt werden können, indem man die letzteren hohl macht und durch die hohle Achse derselben Wasser eintreten läfst. Sind die Walzen nicht hohl, so kann die in denselben erzeugte Hitze durch ein Paar Kupferscheiben abgeleitet werden, welche als Frictionsscheiben an denselben laufen. An Stelle der Contactwalzen können Contactplatten d, Fig. 11, angewendet werden. Dieselben werden durch zwei Stifte g zusammengehalten, eine Feder f preist die obere Platte gegen, die untere, der Draht läuft durch eine Rinne p.

Es können auch zwei isolirte Wellen t, Fig. 12, an jedem Ende eine, an Stelle von Contactwalzen oder Platten angeordnet werden. Dabei ist der Draht einmal um die Spindel geschlungen und läuft in einer Nuth r der letzteren. Die leitenden Walzen können in verschiedener Art in Bezug auf die Lage der den continuirlichen Walzenzug bildenden Walzen angeordnet werden. Es kann z. B. ein continuirlicher Walzenzug P zwischen zwei Paaren leitender Walzen α und b, an jedem Ende je einer, angeordnet werden (Fig. 13). Oder zwei Paare leitender Walzen α und b können zwischen zwei Paaren Feinwalzen P in Reihen angeordnet werden, wie in Fig. 14 dargestellt ist. Oder der positive Pol eines Dynamos kann mit einem Paar leitender Walzen α und der negative Pol mit den Gestellen eines continuirlichen Walzenzuges P verbunden werden (Fig. 15).

Die Gattung des zu verwendenden Dynamos ist beliebig, auch ist es nebensächlich, welcher Transformator benutzt wird.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche :

   ι. Ein Verfahren, um Metalldraht oder Streifen von beliebiger Länge auszuwalzen, zu erweichen und mit anderen Metallen zu überziehen, darin bestehend, dafs man den Draht oder Streifen seiner Länge nach Stück für Stück durch elektrische Lichtbögen führt, welche zwischen gegenüber-

   stehenden Kohlenelektroden — bezw. zw i sehen solchen und dem Draht selber — innerhalb einer geschlossenen, mit reducirenden Gasen erfüllten Kammer hervorgerufen werden und, nachdem der Draht oder Streifen die Kammer glühend verläfst, -denselben direct in ein Walzwerk oder ein Metallbad oder ein Ziehwerk treten läfst.
2. 2. Bei Apparaten zur Ausführung des unter i. gekennzeichneten Verfahrens eine Glühvorrichtung, bestehend entweder:
   a) aus den mit axialer Bohrung ausgerüsteten, aus feuerfestem Material hergestellten Blöcken (A B, Fig. 5), in denen Kohlenstäbe (C C¹J eingeschoben sind, welche abwechselnd mit dem positiven und negativen Pol einer Elektricitätsquelle verbunden werden, . so dafs der zwischen oder neben den Kohlenstäben (C C¹J hinlaufende Draht oder Streifen eine Glühzone passirt, oder

   b) aus einer Rinne (A¹, Fig. 6 und 7) aus feuerfestem Material, die mit Kohlenstücken gefüllt ist, welche durch zwei nahe an einander angeordnete Leitungsdrähte (D D¹J glühend gemacht werden können,

   wobei ein Ueberhitzen des Drahtes oder Streifens in beiden Fällen dadurch vermieden wird, dafs ein Regulator (N, Fig. 9) angeordnet ist, welcher von dem Draht oder Streifen durch Reibung angetrieben wird und bei zu langsamer Bewegung des Drahtes den die Erhitzung des Drahtes bewirkenden Stromkreis unterbricht, um ein Abschmelzen des Drahtes zu verhindern.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.