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Vorrichtung zur Warmbehandlung von gezogenem Material aus Metall Die
Erfindung betrifft vornehmlich Vorrichtungen zur Verwendung bei der Warmbehandlung
von gezogenem Material, wie Drähten oder Bandstahl, im, kontinuierlichen Verfahren,
bei denen das Material in und durch ein Vorheiz- oder Kontaktbad, das eine elektrisch
leitfähige Flüssigkeit enthält, und darauf in und durch ein Abschreckbad von geschmolzenem
Metall läuft, wobei ein elektrischer Heizstrom durch den zwischen den beiden Bädern
befindlichen Teil des Materials heleitet wird.
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Eine bekannte Vorrichtung enthält einen Abschrecktopf, durch den das
gezogene 1-Taterial läuft und in dem es, nachdem es auf eine verhältnismäßig hohe
Temperatur gebracht wurde, plötzlich abgeschreckt, d. h. auf eine niedrigere Temperatur
gebracht wird, damit dem auf diese Weise behandelten Material bestimmte gewünschte
physikalische Eigenschaften verliehen werden. Das Material läuft dann durch ein
Abschreckölbad, um darin eine zweite Abschreckung durchzumachen. Es ist im allgemeinen
wichtig, besonders bei einer derartigen Warmbehandlung von Flußstahlmaterial, daß
die Temperatur, auf die das erhitzte Material reduziert wird, innerhalb einer bestimmten
engen Spanne liegt, so daß es, z. B. Stahldraht, eine einheitliche physikalische
Struktur und gleichj -na **ßige Eigenschaiten auf seiner ganzein Länge gewinnt.
Die oben beschriebene Abschreckvorrichtung ist dafür vorgesehen, den erhitzten Draht
auf eine wesentlich niedrigere Temperatur, nämlich ungefähr 200' C, abzukühlen,
wobei die metallurgische Wirkung auf Material aus Stahl die einer
Härtung
ist. Dagegen muß das 'Material, wenn es sich um Stahl handelt, zum Zweck des Patentierens
in der Temperatur uin einen beträchtlich kleineren Betrag, d. h. nur bis ungefähr
5oo bis 58o° C, abgeschreckt werden.
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Da der Bau und die Anlage von Erhitzungsvorrichtungen der oben beschriebenen
Art mit sehr erheblichen Kosten verbunden ist, ist es einer der Zwecke der Erfindung,
eine Einrichtung zu Ilchafen. bei der der Draht nach der Erhitzung, je nachdem ivas
gewünscht wird, durch ein Abschreckbad zum Härten oder Patentieren läuft. Es ist
auf diese Weise möglich, bei einem Minimum :in Einrichtung beide Prozesse bei der
Warmbellandlung gezogenen 'Materials anzuwenden.
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\Tach der Erfindung sind mehrere Abschreckbäder verschiedener Art
vorgesehen, wobei das Vorheiz- oder Kontaktbad verschiebbar gebaut ist, so daß es
in Arbeitsverbindung mit jedem der genannten Abschreckbäder je nach Wunsch gebracht
werden kann.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird in den Zeichnungen gezeigt.
Davon sind Fig. 1, 2 und 3 aneinander anschließende Seitenaiisichten von aufeinanderfolgenden
Teilen der Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 4. ist ein teilweiser Längsschnitt
des Kontaktbades, durch das der Draht od. dgl. geführt und dabei erhitzt wird auf
seinem Wege zum Abschreckbad. gleich, ob dieses zum Härten oder Patentieren dient;
Fig.5 ist ebenfalls ein teilweiser Längsschnitt des verbesserten Abschrecktopfes
oder -bades, und Fig. 6 -zeigt einen Querschnitt von einem solchen Abschrecktopf.
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\<ich der Gesamtdarstellung durch Fig.1, 2 ulld 3 läuft der Draht
lt' erst in und durch ein Kontaktbad _-l, das eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit,
und zwar vorzugsweise flüssiges Metall enthält, worauf er in und durch ein Bad B
mit einer Legierung, z. B. Blei-Ziiin-Lötmetall, das bei ungefähr 200° C schmilzt,
und im Anschluß daran <furch ein Ölabschreckmittel C.' läuft, die zusammen eine
Abschreckvorrichtung zum Härten des Drahtes bilden. Schließlich läuft er durch ein
Bad D aus g°schmolzenein Blei, das als Anlaßbad nach dein Härten zur Erteilung einer
Vergütung oder als direktes Abschrecknlittel zum Patentieren des Drahtes dient.
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Ein elektrischer Strom von einer Stärke, die das sich vorwärts bewegende
Material allmählich auf die gewünschte Maxiinaltenlperatur beim Eintritt in das
Abschreckbad erhitzt, fließt durch den Teil des sich vorwärts bewegenden Materials,
der zwischen dem Kontaktbad A und dem folgenden elektrisch leitenden Bad liegt.
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Das Abschreckbad B, das zum Härten dient, ist vorzugsweise der Art,
bei der sich ein mit einem doppelten Boden versehener Behälter innerhalb eines ähnlichen,
aber größeren Behälters befindet, mit Isoliermaterial zwischen diesen beiden Behältern,
und bei der der falsche Boden im inneren Beh:ilter Durchlässe zwischen den so gebildeten
oberen und unteren Abteilen schafft. Dabei besteht das untere Abteil aus zwei Teilen,
von denen einer als Eirilaßkammer des Bades fungiert und mit dem Ausflußrohr einer
Pumpe verbunden ist, wogegen der andere als Auslaßkammer des Bades dient und mit
dem Zulaufrohr der gleichen Pumpe verbunden ist. Das obere Abteil bildet das eigentliche
Bad. Die Einlaßkammer ist mit einer elektrischen Heizvorrichtung versehen, und der
Raum zwischen dem inneren und äußeren Behälter hat eine Kühlvorrichtung. Der Fuß
des geschmolzenen Metalls ist wi,e folgt: aus dem Ausflußrohr der Pumpe, durch die
Einlaßkammer, in der es, je nachdem, entweder erhitzt oder gekühlt wird, dann aufwärts
durch einen Enddurchlaß und einen engen Schlitz in das Bad, dessen Boden der falsche
Boden des inneren Behälters bildet, in diesem Bad entlang, den Durchlaß am anderen
Ende des Behälters hinunter in die Auslaßkammer und von da zurück zur Pumpe. Das
Querprofil des Bades ist an dein dem Auslaßdurchgang näheren Ende kleiner, um dadurch
den Lauf des geschmolzenen Metalls beim Durchfließen dieses Teiles des Bades zu
beschleunigen.
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Die abzuschreckenden Drähte werden unter Rollen, die im geschmolzenen
Metall eingetaucht sind, vorwärts bewegt, wodurch sie in das Bad an seinem Auslaßende
gelangen. Sie bewegen sich dadurch in der zum Metall entgegengesetzten Richtung
und betreten somit das Bad im Bereich der erhöhten Geschwindigkeit des Metallflusses.
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Abschrecköl kann auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls am Ende
des Bades, aus dem die Drähte austreten, geschüttet werden. Das Abfließen dieses
Öls zum anderen Ende des Bades wird durch einen Damm verhindert.
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Weitere konstruktive Einzelheiten eines solchen Bades sind im britischen
Patent 560 599 zu finden. Dasselbe enthält eine ins einzelne gehende Beschreibung
der Konstruktion des in Fig. q. dargestellten Kontaktbades oder -topfes sowie des
Topfes D gemäß Fig. 5 und 6, der das Bleibad zum Anlassen oder als direktes Abschreckmittel
beim Patentieren enthält. Es wird darauf hingewiesen, daß der Kontakttopf auf einem
mit Rädern versehenen Gestell a aufgebaut ist, das auf einer Schienenbahn
d läuft, die sich über den Bädern hinzieht. Somit kann der Kontakttopf nicht
nur die in ungebrochener Linie in Fig. 1, z, 3 gezeigte Stellung einnehmen, sondern
auch die in punktierter Linie angedeutete Stellung gebracht werden, in der der Draht
nach Verlassen dieses Kontakttopfes statt in den Abschrecktopf B direkt in den Abschrecktopf
D gelangt, wodurch der Abschrecktopf B sowie das sich daran anschließende Ölabschreckbad
C ausgeschaltet werden. Man ersieht hieraus, daß dieselbe Vorrichtung schnell und
einfach sowohl zum Härten von Draht usw. als auch zum Patentieren verwendet werden
kann.
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Bei Fig.4. 5 und 6 wird angenommen, daß das Kontaktbad A (Bezugszeichen
z) vorbewegt ist, um die hier beschriebene Stellung einzunehmen, so daß Draht W
(oder vielmehr eine Vielheit von parallel zueinander angeordneten Drähten) von da
direkt
in Abschreckbad D, das sich im Topf 2 befindet, gelangt. Diese Töpfe werden vorzugsweise
die Form von länglichen, flachen Metallpfannen haben und in geeigneter Weise in
einem Isoliereinsatz, wie dargestellt, befestigt sein. Jeder von ihnen enthält ein
Metall, z. B. Blei, das bei der Temperatur des betreffenden Arbeitsvorganges schmilzt.
Den ungefähren Stand eines solchen Schmelzbades kennzeichnet die punktierte Linie
3 in Fig. .4 und die punktierte Linie q. in Fig. 5, und um den Draht beim Durchlauf
durch die Töpfe zu halten, ist unterhalb dieses Höhenstandes eine Führung 5 im Kontakttopf
und eine ähnliche Führung 6 im Abschrecktopf angebracht. Diese sogenannten Sinker,
wie sie in Fig.6 dargestellt sind, bestehen im allgemeinen aus Querstäben mit einer
Reihe von Einkerbungen 5 a bei dem einen und 6 a bei dem anderen auf ihrer Unterseite,
und zwar entsprechend der Anzahl der Drähte, für die die Einrichtung berechnet ist.
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Jeder Draht wird, wenn er den Kontakttopf i verläßt, über eine Scheibe
7 in ein nach unten gerichtetes Isclierrolir 8 geleitet, mit dem er jedoch keine
Berührung hat, und beim Heraustreten aus dem unteren Ende dieses Rohres gelangt
er unmittelbar in das Bad von geschmolzenem Metall im Abschrecktopf 2. Mittels zweckmäßig
angelegter Leitungen (nicht gezeigt) werden die Kontakt- und Abschrecktöpfe und
somit auch die darin enthaltenen Schmelzbäder an ein elektrisches Stromnetz angeschlossen.
Ein Strom von einer Stärke, die das herankommende Material allmählich auf die gewünschte
Temperatur beim Betreten des Abschreckbades bringt, strömt dann durch den Teil des
Materials, z. B. Draht W, der sich zwischen dein ersten und dem zweiten Bad befindet.
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Unabhängig davon, ob durch direkte Widerstandserhitzung, wie hier
beschrieben, oder im Ofen erhitzt, hat der Draht beim Eintritt in das zweite Bad
eine Temperatur von etwa 8oo° C, von der er zum Patentieren auf etwa 5oo bis 58o°
C abgeschreckt werden muß. Wo gleichzeitig mehrere Drähte zu behandeln sind, ist
es, um einheitliche Ergebnisse zu erzielen, wichtig, daß die Temperatur im ganzen
Abschreckbad sowohl in der Länge als auch in der Breite so gleichmäßig wie möglich
gehalten wird. Dementsprechend sind bei dieser verbesserten Konstruktion miteinander
verbundene Heiz- und Kühlvorrichtungen, die letzteren von einer besonderen Bauart,
vorgesehen.
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Die Heizvorrichtung besteht aus einer Anzahl von sich quer erstreckenden
Eintaueherhitzern to, die im Abstand. voneinander nahe am Boden der Pfanne 2 angebracht
sind, welche den Abschrecktopf bildet. Sie betreten denselben durch eine der Seitenwände.
Man verwendet dazu zweckmäßig elektrische Erhitzer mit Widerstand, wodurch sich
die Heizleistung genau regulieren läßt. Es empfiehlt sich, eine genügende Anzahl
solcher Erhitzer zu verwenden, wodurch das :Metall in der Pfanne oder im Topf nicht
nur schnellstens geschmolzen, sondern auch auf die Temperatur gebracht wird, die
für die Arbeit notwendig ist und während der Arbeit aufrechterhalten werden muß.
Im Betrieb würde, da ja die Temperatur des Abschreckbades beträchtlich niedriger
ist als die der das Bad betretenden hocherhitzten Drähte, die Temperatur des Bades
sofort auf einen Punkt ansteigen, bei dem keine wirksame Kühlung mehr zu erzielen
ist, selbst wenn die Erhitzer ausgeschaltet werden, weshalb noch eine Kühlung vorgesehen
werden muß.
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Die Kühlvorrichtung, die zur Abführung der überschüssigen Hitze vorgesehen
ist, die durch die hocherhitzten Drähte erzeugt wird, besteht in erster Linie aus
einer Reihe von Rohren 12, die sich entlang der Bodenwandung oder -ebene aus einer
Zuführungsleitung 13 am Vorderende des Topfes oder der Pfanne abzweigen,
d. h. an dem Ende, bei dem die Drähte W in das Bad- gelangen, bis zu einem Punkt,
der beträchtlich weiter von dem entfernt liegt, wo solche Durchlässe mit Ableitung
14 verbunden sind. Eine gleiche Serie von Leitungen 15 erstreckt sich ähnlich längs
der betreffenden Seitenwandungen des Topfes oder der Pfanne von einem gemeinsamen
Sammelrohr 16, das mit einem Zufuhrrohr 17 verbunden ist. Diese Durchlau.fleitungen
führen zu der gleichen. Ablaßleitung 1q. wie die zuerst erwähnten Durchlaufleitungen,
oder aber sie können, wenn erwünscht, mit einer besonderen Ablaßv orrichtutig versehen
werden. Leitungen 13 und 17 sind an eine gemeinsame Zuflußleitung
i8 für Luft oder ein anderes Kühlmittel angeschlossen, und zwar unter einem Druck,
der genügt, dasselbe zum Durchfließen durch die Durchlaufleitungen 12 und 15 zu
bringen.
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Längs derSeitendes Topfes oder derPfanne befinden sich die Leitungen
2o, die gleichfalls mit einem gemeinsamen Zuflußrohr 21 für Luft oder ein sonstiges
Kühlungsmittel verbunden sind. Von diesen Leitungen geht eine Reihe quer angeordneter
Kühlrohre 22 ab. Diese reichen, wie aus Zeichnung 6 zu ersehen ist, nach unten in
das Bad hinein und verlaufen von da quer mit nach oben gerichteten Auslaßenden 23.
Im allgemeinen wird man, wie aus Fig. 5 ersichtlich, diese Kühlrohre 22 gruppenweise,
und zwar immer zwei oder drei, anlegen, und diese Gruppen werden dann abwechselnd
an Leitung 2o auf der einen Seite und der entsprechenden Leitung 2o auf der anderen
Seite des Topfes oder der Pfanne angeschlossen. Die Anzahl der Kühl roh re in solchen
Gruppen kann natürlich variieren ebenso wie ihr Abstand entlang der Pfanne, um so
eine größere Kühlwirkung am Vorderende der letzteren zu erzielen, also da, wo die
Drähte W in das Bad gelangen. Auf jeden Fall wird das Kühlmittel, wenn man diese
Kühlrohre in der beschriebenen Weise verbindet, dazu gebracht, durch aufeinanderfolgende
Röhren oder Röhrengruppen zu strömen, und zwar in entgegengesetzten Richtungen,
und dabei eine gleichmäßige Kühlwirkung im ganzen Bad herbeiführen. Daher kann es
auf der gleichen Temperatur für alle es betretenden Drähte W gehalten werden.
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Zwecks Steuerung der verschiedenen Kühl- und Heizvorrichtungen ist
ein (nicht gezeigter) Thermostat vorgesehen, der auf die Temperatur an mindestens
einer
Stelle im Bad reagiert. Dieser Thermostat wird so eingestellt, da:ß nach erster
Anheizung des Bades, die das Metall zum Schmelzen bringen soll, Erhitzer 1o bei
z. B. einer Temperatur von 525° C abgeschaltet werden. Darauf werden die Drähte
W, nachdem sie auf eine Temperatur von z. B. 79o° C erhitzt sind, zum Durchlaufen
des Bades gebracht, wobei die zusätzliche dem Bad auf diese Weise zugeführte Hitze
sofort die Temperatur erhöhen wird. Sobald ein solcher Anstieg eine vorbestimmte
Anzahl von Graden erreicht, wird der Thermostat den Zufluß des Kühlmittels auf Leitungen
2o anstellen. Dadurch wird die Kühlflüssigkeit dazu gebracht, quer in entgegengesetzten
Richtungen durch Rohre 22 oder Gruppen solcher Rohre zu fließen. Steigt die Temperatur
des Bades weiter, wird der Thermostat den Zustrom des Kühlmittels in Leitungen 13
und 17 anstellen, wodurch dasselbe durch Leitungen 12 und 15, die sich entlang dem
Boden und den Seitenwandungen des Topfes bzw. der Pfanne hinziehen, zum Einlaufen
gebracht wird. Wenn die Temperatur des Bades unter den vorgeschriebenen Betrag von
z. B. etwas 53o° C fällt, schaltet der Thermostat den Zustrom dieses Kühlmittels
in die erwähnten Leitungen ab und, wenn nötig, auch den Zustrom des Kühlmittels
zu Leitungen 2o.
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Auf diese Weise läßt sich die Temperatur des Bades innerhalb sehr
enger Grenzen regulieren. Dabei kann sie im ganzen Bad gleichmäßig gehalten werden,
wodurch alle das Bad durchlaufenden Drähte auf die richtige Temperatur abgekühlt
werden und die gewünschte Glüh- oder Patentierwirkung erzielt wird.