EP0340747A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Beschichtungsqualität beschichteter strangförmiger metallischer Güter - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Beschichtungsqualität beschichteter strangförmiger metallischer Güter Download PDF

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EP0340747A2
EP0340747A2 EP89108003A EP89108003A EP0340747A2 EP 0340747 A2 EP0340747 A2 EP 0340747A2 EP 89108003 A EP89108003 A EP 89108003A EP 89108003 A EP89108003 A EP 89108003A EP 0340747 A2 EP0340747 A2 EP 0340747A2
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EP
European Patent Office
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strand
der
forming
temperature field
temperature
Prior art date
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Withdrawn
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EP89108003A
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EP0340747A3 (de
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Gerhard Fessel
Klaus-Michael Dr. Petzold
Joachim Dr. Schlegel
Wolfhart Müller
Bernd Fölber
Roland Hellwig
Reinhard Wartenberg
Diethard Dr. Kiessling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VEB DRAHT- UND SEILWERK ROTHENBURG
Original Assignee
VEB Draht- und Seilwerk Rothenburg
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Publication date
Priority claimed from DD31533388A external-priority patent/DD271714A1/de
Priority claimed from DD31533488A external-priority patent/DD271715A1/de
Priority claimed from DD31533288A external-priority patent/DD271713A1/de
Application filed by VEB Draht- und Seilwerk Rothenburg filed Critical VEB Draht- und Seilwerk Rothenburg
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Publication of EP0340747A3 publication Critical patent/EP0340747A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
    • B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
    • B21C3/12—Die holders; Rotating dies
    • B21C3/14—Die holders combined with devices for guiding the drawing material or combined with devices for cooling heating, or lubricating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C9/00—Cooling, heating or lubricating drawing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for improving the coating quality of surface-coated strand-like metallic goods, such as wires, pipes, strips, rods and profiles, by means of thermal surface treatment.
  • DD-PS 140 113 describes a device for improving the drawability when wet-coating coated wires, which reduces the scraping of the coating metal which occurs during wet-drawing and improves the uniformity of the thickness of the anti-corrosion and / or anti-drag coating.
  • an additional element is used, which ensures free entry and exit of the lubricant. With changing drawing conditions, the uniformity of the thickness of the coating is difficult to control and the drawing block is clogged or the additional element is sintered with the drawing block or drawing block holder.
  • an improvement in the surface quality of hot-dip coated strand-shaped goods is achieved by a tensile-compression molding in a forming step with a cross-sectional decrease of at least 25% at room temperature or immediately after coating in the semi-hot forming area.
  • DD-PS 147 207 it is known to use so-called pressure drawing dies to make drawing easier, in particular to set lubrication conditions that are as hydrodynamic as possible.
  • the devices that cause the greatest possible pressure increase in the forming zone are technically complex.
  • a disadvantage of the processes with an increase in pressure in the forming zone, in particular when forming coated goods, is that, as a result of the narrow confinement of the pressure areas, they become clogged with coating material, thereby losing their effectiveness and making it easier to achieve a stable drawing.
  • the temperature conditions in such pressure rooms cannot be influenced in a targeted manner.
  • the coating material may therefore be necessary to expose the surface layer to an elevated temperature without changing the physical and mechanical-technological properties of the base material.
  • this thermal surface treatment is carried out on strand-shaped coated goods by means of induction annealing.
  • the strand-like material is continuously guided through an electrical induction coil, the heating depth being controlled by means of the frequency of the AC voltage used.
  • this method has the disadvantage that the strand-like material must be positioned precisely in the coil in order to achieve a uniform temperature effect over the cross section. In addition, a high energy expenditure is necessary.
  • devices are known from DE-OS 3 306 387 which, by means of external heat sources, cause the solid lubricants to heat up prior to the forming in order to obtain a better lubricant application. It is disadvantageous that a targeted temperature influence of the material to be formed is not achieved in front of the forming zone.
  • the invention has for its object to provide a generic method and a device that make it possible to carry out a targeted, controllable, thermal treatment of a surface layer applied to a strand-like material before forming with little technical effort, without the physical and mechanical-technological To change material properties of the base material significantly and to ensure a higher uniformity of the coating.
  • a defined temperature field is generated immediately in front of the forming zone and is spatially limited.
  • a temperature field is understood to be the generation of a temperature gradient perpendicular and horizontal to the direction of movement of the strand-like material by the process-related solution, which causes heat to flow into the surface layer of the strand-like coated material.
  • part of the amount of heat generated during the shaping and returned against the direction of movement of the strand-like material is used.
  • the temperature field will spatially delimited by elements known per se so that a certain space with a temperature that is higher than the ambient temperature is generated simultaneously with the formation of the temperature field directly in front of the forming zone.
  • the coating material is introduced by the material moving in the longitudinal direction and brought into a plastic to liquid state. A quantitative compensation of the coating material takes place in the reaction space in the radial and / or axial direction of the strand-like material.
  • the coating material adheres to the strand-like material in the reaction chamber and thus passes through the forming zone.
  • the heat flow against the direction of movement of the strand-like material is also made possible by the solid, liquid or gaseous medium located immediately in front of the forming zone and surrounding the strand-like material.
  • Part of the amount of heat generated during the forming of the strand-like material to be shaped is returned against the direction of movement of the strand-like material by suitable technical measures.
  • This heat flow is used to increase the temperature of the edge zone or the coating applied to the strand-like material and the reaction space directly in front of the forming zone.
  • This controls the type and level of the temperature field in front of the forming zone and determines it in more detail depending on the setting of the forming parameters, such as the degree of forming, the forming speed, the drawing die geometry, lubricant properties as well as the resistance to deformation and the diameter of the material to be formed.
  • the formation of the temperature field is controlled by the thermal conductivity properties of the individual elements that delimit the temperature field spatially, an additional control variable being that the elements consist of materials with different thermal conductivity properties (e.g. bimetal principle).
  • the strand-like material is subjected to additional heating before entering the defined and spatially limited temperature field located in front of the forming zone.
  • This heating takes place by means of suitable methods and devices known per se, predominantly in the surface layer of the strand-like material.
  • additional Liche heating can use external heat sources or the heat generated by previous forming can be used.
  • Such an additional heat flow can also be generated via the heat-conducting elements which spatially delimit the temperature field.
  • External heat sources can also be used to heat these elements, which spatially limit the temperature field.
  • the interaction of the temperature field and the reaction space formed by the limitation of the temperature field has surprisingly shown that the surface quality of coated stranded goods or the applied coating itself can be influenced in a targeted manner.
  • a device which consists of one or more elements, such as flat or curved plates, sieves, nets or tubes and the like, and which has no direct contact with the longitudinally moving strand-like material.
  • the elements are arranged in such a way that a limited space is created directly in front of the forming device, with free entry and exit of liquid, solid or gaseous media to the strand-like material in front of the forming zone.

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Abstract

Bei diesem Verfahren wird unmittelbar vor einer Umformung des sich in Längsrichtung bewegenden strangförmigen Gutes (1), wie Draht, Rohr, Band, Stange und Profil unmittelbar vor der Umformzone ein definiertes Temperaturfeld erzeugt und räumlich begrenzt. Dazu wird ein Teil der bei der Umformung entstehenden und entgegen der Bewegungsrichtung des Gutes zurückgeführten Wärmemenge genutzt. Gleichzeitig mit der Ausbildung des Termperaturfeldes wird ein Reaktionsraum mit einer im Vergleich zur Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur erzeugt und dabei ein Temperaturbereich so eingestellt, daß sich im Reaktionsraum ein plastisch bis flüssiger Zustand des auf dem Gut aufgebrachten Beschichtungswerkstoffes ergibt und gelangt so durch die Umformzone. Die Vorrichtung umfaßt ein oder mehrere Elemente (6, 8, 10), wie ebene oder gekrümmte Platten, Siebe, Nezte oder Rohre, die vor der Umformeinrichtung (2, 3, 4) so angeordnet sind, daß sie keine unmittelbare Berührung zum strangförmigen Gut (1) haben und über Wärmeleiter (5) mit der nachfolgenden Umformeinrichtung (2, 3, 4) verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ver­besserung der Beschichtungsqualität oberflächenbeschichteter strang­förmiger metallischer Güter, wie Drähte, Rohre, Bänder, Stangen und Profile mittels thermischer Oberflächenbehandlung.
  • Zur Verbesserung der Beschichtungsqualität strangförmiger Güter sind bereits mehrere Verfahren und Vorrichtungen bekannt.
  • So ist in der DD-PS 140 113 eine Vorrichtung zur Verbesserung der Zieh­fähigkeit beim Naßziehen beschichteter Drähte beschrieben, die die beim Naßziehen entstehenden Abschabungen des Beschichtungsmetalls verringert und die Gleichmäßigkeit der Dicke der korrosionsschützenden und/oder zieherleichternden Beschichtung verbessert. Dazu wird ein Zusatzelement verwendet, das einen freien Zu- und Austritt des Schmiermittels ge­währleistet. Bei wechselnden Ziehbedingungen ist die Gleichmäßigkeit der Dicke der Beschichtung schwer steuerbar und es kommt zum Zusetzen des Ziehsteines oder zum Festsintern des Zusatzelementes mit dem Ziehstein bzw. Ziehsteinhalter.
  • Gemäß DD-PS 247 130 wird eine Verbesserung der Oberflächenqualität von schmelztauchbeschichteten strangförmigen Gütern, vorzugsweise aus Stahl, durch eine Zug-Druck-Umformung in einer Umformstufe mit einer Quer­schnittsabnahme von mindestens 25 % bei Raumtemperatur oder unmittelbar nach der Beschichtung im Halbwarmumformbereich erreicht.
  • Obwohl mit diesem Verfahren die Umformbarkeit des beschichteten Gutes und auch dessen Oberflächenqualität teilweise verbessert wird, ist keine gezielte Steuerung der Dicke der Beschichtung möglich und es ist für viele Anwendungsfälle der erforderliche hohe Umformgrad schwer oder nicht realisierbar.
  • Weiterhin ist gemäß DD-PS 147 207 bekannt, zur Zieherleichterung, insbe­sondere zur Einstellung möglichst hydrodynamischer Schmierbedingungen, sogenannte Druckziehsteine zu verwenden. Die Vorrichtungen, die eine möglichst große Druckerhöhung in der Umformzone bewirken, sind technisch aufwendig.
  • Nachteilig wirkt sich bei den Verfahren mit einer Druckerhöhung in der Umformzone, insbesondere bei der Umformung beschichteter Güter aus, daß in Folge der engen Begrenzung der Druckräume sich diese mit Beschich­tungswerkstoff zusetzen, dadurch ihre Wirkung verlieren und eine stabile Zieherleichterung nicht erreichbar ist. Außerdem sind die Temperaturverhältnisse in solchen Druckräumen nicht gezielt beeinflußbar.
  • Um optimale Eigenschaften der Oberflächenschicht zu erreichen, ist die physikalische Struktur und chemische Zusammensetzung des Beschichtungs­werkstoffes von erheblicher Bedeutung.
  • Unmittelbar nach dem Auftragen des Beschichtungswerkstoffes oder im Anschluß an eine Umformung des beschichteten strangförmigen Gutes kann es deshalb notwendig sein, die Oberflächenschicht einer erhöhten Tempe­ratur auszusetzen, ohne die physikalischen und mechanisch-technolo­gischen Eigenschaften des Grundwerkstoffes zu verändern.
  • Gemäß dem Stand der Technik (z. B. DE-OS 25 51 008) erfolgt diese ther­mische Oberflächenbehandlung an strangförmigen beschichteten Gütern mittels Induktionsglühen. Dabei wird das strangförmige Gut konti­nuierlich durch eine elektrische Induktionsspule geführt, wobei mittels der Frequenz der verwendeten Wechselspannung die Erwärmungstiefe gesteuert wird.
  • Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine genaue Positionierung des strangförmigen Gutes in der Spule erfolgen muß, um eine gleichmäßige Temperatureinwirkung über den Querschnitt zu erreichen. Außerdem ist ein hoher energetischer Aufwand notwendig.
  • Weiterhin sind Verfahren bekannt, die eine kurzzeitige Erwärmung des strangförmigen Gutes vom äußeren Rand her durch indirekt beheizte öfen oder durch direkte Wärmebeaufschlagung mittels Gasbrenner ermöglichen. Neben dem ebenfalls hohen erforderlichen Energieaufwand besteht der Nachteil darin, daß sie hinsichtlich der Eindringtiefe und der Gleich­mäßigkeit über den Querschnitt des strangförmigen Gutes nur schwer steuerbar sind.
  • Bei einer konduktiven elektrischen Erwärmung ist nachteilig, daß das strangförmige Gut über den gesamten Querschnitt erwärmt wird, obwohl auch Lösungen bekannt sind, bei denen eine ungleichmäßige Temperatur­verteilung über den Querschnitt erzeugt werden kann. Problematisch ist dabei oft die Stromübertragung auf die strangförmigen Güter (EP 00 57 385; EP 01 84 093).
  • Beispielsweise sind aus der DE-OS 3 306 387 auch Vorrichtungen bekannt, die durch äußere Heizquellen eine Erwärmung der festen Schmiermittel vor der Umformung bewirken, um einen besseren Schmiermittelauftrag zu erhalten. Nachteilig ist, daß eine gezielte Temperaturbeeinflussung des Umformgutes vor der Umformzone nicht erreicht wird.
  • Weiterhin ist bekannt, zur Erwärmung von strangförmigen Gütern auch eine vorangehende Kaltumformung zu verwenden (DD-PS 147 206; DD-PS 219 124). Bei den dazu eingesetzten Vorrichtungen ist es nachteilig, daß ebenfalls eine längere Zeitspanne von der Erwärmung bis zur weiteren Umformung auftritt, in der verschiedene ungewollte Oberflächenreaktionen unkontrolliert ablaufen können. Entscheidender Nachteil ist jedoch, daß es nicht möglich ist, eine höhere Temperatur an der Oberfläche des strangförmigen Gutes als im Kern zu erreichen. Es ist dabei schwierig zu sichern, daß die Eigenschaften des Grundwerkstoffes weitgehend unverändert bleiben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, mit geringem technischen Aufwand eine gezielte, steuerbare, thermische Behandlung einer auf einem strangförmigen Gut aufgebrachten Oberflächenschicht vor der Umformung durchzuführen, ohne die physikalischen und mechanisch-­technologischen Werkstoffeigenschaften des Grundwerkstoffes wesentlich zu verändern und eine höhere Gleichmäßigkeit der Beschichtung zu gewährleisten.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vor einer plasti­schen Ziehumformung des beschichteten, sich in Längsrichtung bewegenden strangförmigen Gutes ein definiertes Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone erzeugt und räumlich begrenzt wird. Als Temperaturfeld im Sinne dieser Erfindung wird die Erzeugung eines Temperaturgradienten senkrecht und waagerecht zur Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes durch die verfahrensgemäße Lösung verstanden, der einen Wärmefluß in die Oberflächenschicht des strangförmigen beschichteten Gutes bewirkt. Zur Erzeugung des Temperaturfeldes wird ein Teil der bei der Umformung entstehenden und entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes zurückgeführten Wärmemenge verwendet. Das Temperaturfeld wird durch an sich bekannte Elemente räumlich so begrenzt, daß unmittelbar vor der Umformzone gleichzeitig mit der Ausbildung des Temperaturfeldes ein bestimmter Raum mit einer im Vergleich zur Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur erzeugt wird. In diesem Reaktionsraum wird der Beschichtungswerkstoff durch das sich in Längsrichtung bewegende Gut eingebracht und in einen plastischen bis flüssigen Zustand versetzt. In dem Reaktionsraum erfolgt ein mengenmäßiger Ausgleich des Beschich­tungswerkstoffes in radialerund/oder axialer Richtung des strangförmigen Gutes. Der Beschichtungswerkstoff haftet im Reaktions­raum auf dem strangförmigen Gut und gelangt so durch die Umformzone. Der Wärmefluß entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes wird auch über das sich unmittelbar vor der Umformzone befindliche und das strangförmige Gut umgebende feste, flüssige oder gasförmige Medium ermöglicht.
  • Ein Teil der bei der Umformung des strangförmigen Umformgutes entstehenden Wärmemenge wird entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes durch geeignete technische Maßnahmen zurückgeführt. Dieser Wärmefluß wird zur gezielten Temperaturerhöhung der Randzone bzw. der auf das strangförmige Gut aufgebrachten Beschichtung und des Reaktionsraumes unmittelbar vor der Umformzone genutzt. Hierdurch wird die Art und das Niveau des Temperaturfeldes vor der Umformzone gesteuert und in Abhängigkeit von der Einstellung der Umformparameter, wie Umformgrad, Umformgeschwindigkeit, Ziehsteingeometrie, Schmiermittel­eigenschaften sowie Formänderungsfestigkeit und Durchmessers des Umformgutes näher bestimmt.
  • Die Ausbildung des Temperaturfeldes wird durch die Wärmeleiteigen­schaften der einzelnen das Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elemente gesteuert, wobei eine zusätzliche Steuergröße darin besteht, daß die Elemente aus Werkstoffen unterschiedlicher Wärmeleiteigenschaften bestehen (z. B. Bimetallprinzip).
  • Für spezielle Werkstoffkombinationen und Anwendungsfälle wird das strangförmige Gut vor Eintritt in das sich vor der Umformzone befindliche,definierte und räumlich begrenzte Temperaturfeld einer zusätzlichen Erwärmung unterzogen. Diese Erwärmung erfolgt durch geeignete an sich bekannte Verfahren und Vorrichtungen vorwiegend in der Oberflächenschicht des strangförmigen Gutes. Für eine solche zusätz­ liche Erwärmung können äußere Wärmequellen eingesetzt oder die durch vorangehende Umformung entstehende Wärme ausgenutzt werden. Ein derartiger zusätzlicher Wärmefluß kann auch über die das Temperaturfeld räumlich begrenzenden wärmeleitenden Elemente erzeugt werden. Zur Erwärmung dieser, das Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elemente, können zusätzlich äußere Wärmequellen verwendet werden.
  • Durch das Zusammenwirken des Temperaturfeldes und des durch die Begrenzung des Temperaturfeldes gebildeten Reaktionsraumes hat sich überraschend ergeben, daß die Oberflächenqualität beschichteter strang­förmiger Güter bzw. die aufgebrachte Beschichtung selbst gezielt beeinflußt werden kann.
  • Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung , die aus einem oder mehreren Elementen, wie ebenen oder gekrümmten Platten, Sieben, Netzen oder Rohren und dergleichen, besteht und die keine unmittelbare Berührung zum sich in Längsrichtung bewegenden strangförmigen Gut hat. Die Elemente sind so angeordnet, daß unmittelbar vor der Umform­einrichtung ein begrenzter Raum entsteht, wobei ein freier Zu- und Ausgang von flüssigen, festen oder gasförmigen Medien zu dem strang­förmigen Gut vor der Umformzone gewährleistet wird.
  • Diese Elemente sind mit der nachfolgenden Umformeinrichtung über Wärmeleiter verbunden, wodurch die bei der Umformung entstehende Wärme zurückgeführt wird.
  • Dabei hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Teil der bei der Umformung entstehenden Umformwärme gezielt zu einer definierten Temperaturerhöhung in der Randzone bzw. der aufgebrachten Beschichtung unmittelbar vor der Umformzone ausgenutzt werden kann. Nachstehend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden:
    • 1. Ein feuerverzinkter unlegierter Stahldraht 1 mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,7 % soll in einer Naßziehmaschine eine Kaltumformung von 1,5 mm auf 0,5 mm Durchmesser in mehreren Stufen erfahren, wobei jede Umformstufe eine Querschnittsabnahme von ca. 18 % aufweist und ein Ausgleich der Zinkschicht in radialer und axialer Richtung erreicht werden soll.
      Vor der Umformeinrichtung 2, 3, 4, beispielsweise ein Hartmetallzieh­ stein 4 mit einem Ziehsteinöffnungswinkel von 12 Grad, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein definiertes Temperaturfeld erzeugt und vor der Umformzone räumlich begrenzt. Dafür wird eine Vorrichtung entsprechend Fig. 1 verwendet. Die Vorrichtung besteht aus Stahlplatten 6 mit einer Dicke von 10 mm, die über Bolzen 5 mit dem Ziehsteinwider­lager 2 wärmeleitend verbunden sind.
      Die Platten 6 stehen im rechten Winkel zur Achse der Ziehsteinfassung 3 mit dem Ziehsteinkern 4 und des Drahtes 1. Der Abstand der Platten 6 vor der Ziehsteinfassung 3 beträgt das 1,0- bis 1,4-fache des Drahtdurch­messers. Die Platten 6 berühren das strangförmige Gut 1 nicht. Der Abstand der Platten 6 vom strangförmigen beschichteten Gut 1 richtet sich nach der Ziehgeschwindigkeit und der in der Zinkschicht zu erreichenden Temperatur und wird in einem Bereich bis zu 3,0 mm eingestellt.
      Zur Ausbildung dieses definierten Temperaturfeldes wird ein Teil der Wärmemenge genutzt, die bei der Kaltumformung entsteht und entgegen der Bewegungsrichtung des Drahtes 1 über die Bolzen 5 und die Platten 6 zurückgeführt wird. Durch die Anordnung dieser Platten 6 wird ein Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone erzeugt und räumlich begrenzt, so daß in der Oberflächenschicht aus Zink eine Temperatur­erhöhung unter ausschließlicher Nutzung eines Teils der bei der Umformung entstehenden Wärmemenge entsteht. Das Temperaturfeld besitzt seine größte Temperatur an der Oberfläche des Stahldrahtes 1, also in der Zinkschicht. Durch dieses definierte und räumlich begrenzte Temperaturfeld wird ein den Umformbedingungen angepaßter Reaktionsraum 7 gebildet, in dem sich hochbildsames Zink befindet. Mittels des beschichteten Drahtes 1 wird kontinuierlich Zink in den Reaktionsraum 7 eingebracht. Der Beschichtungswerkstoff wird in Bewegungsrichtung aus dem Reaktionsraum 7 über die Umformzone festhaftend auf dem Draht 1 abgeführt, wobei ein Mengenausgleich des Beschichtungswerkstoffes in radialer und axialer Richtung erfolgt. Bei diesem Beispiel konnte die Korrosionsbeständigkeit des verzinkten Stahldrahtes wesentlich verbessert werden.
      Um eine räumliche und in dem Niveau gesteuerte Ausbildung des Temperaturfeldes zu erreichen, können in dieser Anordnung die Platten 6 auch aus einer Kombination von zwei übereinanderliegenden Metall­ paarungen bestehen, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Gemäß Fig. 5 wurde beispielsweise die Werkstoffkombination einer Platte aus einer Eisen-­Nickel-Mangan-Legierung 6a mit Invar (Eisen-Nickel mit 35 % Ni) 6b verwendet. Beide Werkstoffplatten sind durch den Bolzen 5 und durch Niete 14 verbunden. Durch Anwendung dieser Vorrichtung wird bei einem erhöhten Wärmefluß aus der Umformeinrichtung 2, 3, 4, beispielsweise verursacht durch eine kontinuierliche Erhöhung des Durchmessers des Temperaturfeldes und damit des Reaktionsraumes 7, die Wirkungsweise zusätzlich stabilisiert.
      Die beschriebene Steuerfunktion kann auch von anderen wärmeleitenden Elementen der Vorrichtungen übernommen werden, beispielsweise von den Bolzen 5 in Fig. 1.
    • 2. Um neben dem Effekt der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit auch eine Verbesserung der Umformbarkeit und der Schmierwirkung der Beschichtung bei weiteren nachfolgenden Kaltumformungen zu erzielen, wird bei einer weiteren Anwendung der Erfindung ein verzinkter Stahldraht 1 im Durchmesser von 2 mm mittels eines bekannten Hartmetall­ziehsteins 4 auf 1,7 mm Durchmesser umgeformt.
      Entsprechend Fig. 2 wird dazu die Anordnung eines Zylinders, bestehend aus einem Kupfernetz 8 und zwei Scheiben 9, vor der Ziehsteinfassung 3 verwendet. Das Kupfernetz 8 ist mit den Scheiben 9 verlötet. Dieser Zylinder 8, 9 wird wärmeleitend und kraftschlüssig mit der Ziehstein­fassung 3 verbunden. Damit wird ein definiertes Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone durch Nutzung eines Teils der entstehen­den Umformwärme, die entgegen der Bewegungsrichtung des Drahtes 1 zurückgeführt wird, aufgebaut und räumlich begrenzt.
      Die geometrischen Abmessungen des Zylinders richten sich nach der verwendeten Ziehgeschwindigkeit, dem Drahtdurchmesser des zu ziehenden Drahtes 1 und der zu erreichenden Oberflächentemperatur in der Zinkschicht.
    • 3. Ein weiterer Wärmefluß aus der Umformzone in das Temperaturfeld vor der Umformzone wird erzeugt, indem die Umformeinrichtung 2, 3, 4 gemeinsam mit den Vorrichtungen entsprechend Fig. 1 oder Fig. 2 in ein Bad aus flüssigem Schmiermittel eingebracht wird, wobei auf Grund der räumlichen Begrenzung des Temperaturfeldes durch den Zylinder ein Wärmefluß über das flüssige Schmiermittel erfolgt.
    • 4. Durch eine äußere Erwärmung des Zylinders mittels Gasbrenner oder einer umgebenden Induktionsspule wird eine weitere Temperaturerhöhung in der Randschicht des Drahtes 1 erreicht, was sich insbesondere während des Anfahrvorganges zur genauen Steuerung des Temperaturfeldes vor der Umformzone als nützlich erweist.
    • 5. Um die Temperatur des umzuformenden Drahtes 1 insgesamt erhöhen zu können, kann der Draht 1 vor dem Eintritt in das definierte Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone einer Kaltumformung ausgesetzt werden. Es ist auch möglich, den Draht 1 vorher induktiv oder konduktiv zu erwärmen.
    • 6. Eine weitere Anwendung der Erfindung erfolgt bei der Herstellung von vermessingtem Stahldraht. Dazu wird auf einen mittels Patentierung wärmebehandelten Draht aus einem unlegierten Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ca. 0,75 % bei einem Durchmesser von 1,2 mm durch galvanische Verfahren eine Kupferschicht und darüber eine Zinkschicht aufgebracht. Durch die anschließende Diffusionsglühung erfolgt in der Oberflächenschicht die Ausbildung von Messing. Durch nachfolgende Kaltumformung mittels bekannter Naßziehmaschinen erfolgt in 21 Umformstufen die Fertigstellung des vermessingten Stahldrahtes mit einem Enddurchmesser von 0,32 mm.
      Erfindungsgemäß wird dabei vor jeder Umformstufe gezielt ein Temperaturfeld erzeugt und räumlich begrenzt. Zur Ausbildung des Temperaturfeldes wird ausschließlich ein Teil der bei der Umformung entstehenden Wärmemenge, die entgegen der Bewegungsrichtung des Stahldrahtes zurückgeführt wird, benutzt. Durch Einstellen einer definierten Temperatur in der Oberflächenschicht wird eine gezielte Beeinflussung der Phasenausbildung in der Messingschicht erreicht, die für die nachfolgende Umformung und/oder Haftfestigkeit im Gummi günstig ist.
      Hierbei wird vor jeder Umformstufe eine Vorrichtung entsprechend Fig. 3 und Fig. 4 angeordnet.
      Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 besteht aus einem Wärmeleitelement 10 (beispielsweise entsprechend Fig. 4), welches wärmeleitend mit der Ziehsteinfassung 3, die den Ziehsteinkern 4 umgibt, verbunden ist. Die Ziehsteinfassung 3 liegt im Ziehsteinwiderlager 2. Dazwischen ist eine thermische Isolierschicht 11 angeordnet. Im Wärmeleitelement 10 befindet sich gleichzeitig eine elektrische Heizung 12.
      Der vermessingte Stahldraht 1 wird im Ziehsteinkern 4 umgeformt. Die im Ziehsteinkern 4 entstehende Umformwärme wird über die Ziehsteinfassung 3 an das Wärmeleitelement 10 abgeleitet. Ein weiterer Wärmefluß erfolgt aus dem Ziehsteinkern 4 über das Schmiermittel 13 in das Wärmeleit­element 10. Dadurch erfolgt eine Temperaturerhöhung in der Oberfläche des Stahldrahtes 1 unmittelbar vor der Umformzone unter Ausnutzung der bei der Umformung entstehenden Wärme. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Vorrichtung ist das Ziehsteinwiderlager 2 von der Ziehsteinfassung 3 durch eine thermische Isolierschicht 11 getrennt. Durch Wahl der Umformbedingungen, insbesondere des Umformgrades und der Ziehgeschwindigkeit wird die Temperatur in der Oberfläche des Drahtes 1 vor der Umformung eingestellt werden. Mit der im Wärmeleitelement 10 angeordneten Heizung 12 kann die Oberflächentemperatur des Drahtes 1 zusätzlich erhöht werden, was sich insbesondere in der Anfahrphase günstig auswirkt.
      Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Phasenausbildung in der Oberfläche der Messingschicht durch gezielte Einstellung der Temperatur vor der Umformung unter ökonomischer Ausnutzung der entstehenden Umformwärme beeinflußt werden.
    • 7. Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht in der Verbesserung des dekorativen Aussehens von feueraluminierten Stahldrähten. Diese Drähte sollen im Fertigdrahtdurchmesserbereich von 1,0 - 4,0 mm nach der Aluminiumbeschichtung einer Kaltumformung in einer Stufe unterzogen werden.
      Um die Oberflächenqualität des Fertigdrahtes zu verbessern, wird der Draht 1 in der Oberflächenschicht aus Aluminium unmittelbar vor der Kaltumformung in einen solchen Temperaturbereich erwärmt, daß die Oberflächenschicht eine geringere Formänderungsfestigkeit erreicht. Dazu wird eine Vorrichtung verwendet, bei der vor der Umformeinrichtung 2, 3, 4 ein Stahlrohr angeordnet wird. Die Umformeinrichtung 2, 3, 4 besteht aus Ziehsteinwiderlager 2, Ziehsteinfassung 3 und Hartmetallziehstein­kern 4. Die Längsachse des Ziehsteins 3, 4 und die Zylinderachse des davor befindlichen Rohres bilden eine Achse, in der auch der umzuformende Draht 1 geführt wird.
      Das Stahlrohr besitzt eine Länge von 120 mm, einen Außendurchmesser von 50 mm und eine Wandstärke von 10 mm. Der Abstand der Stirnseite des Rohres von der gegenüberliegenden Stirnseite der Ziehsteinfassung 3 beträgt 8 mm.
      Zwischen diesen Stirnseiten befinden sich vier gleichmäßig über den Umfang verteilte kraftschlüssige Verbindungen zwischen der Umformein­richtung 2, 3, 4 und dem Stahlrohr mit den äußeren Abmessungen von 10 mm x 10 mm. Die Verbindungen sind ebenfalls aus Stahl.
      An der Einlaufseite des Drahtes 1 ist um das Stahlrohr eine Induktionsspule über eine Länge von 30 mm angebracht, mit der das Stahlrohr von außen erwärmt werden kann.
      Durch die Anordnung des Stahlrohres in der beschriebenen Weise vor der Umformeinrichtung 2, 3, 4 wird unmittelbar vor der Umformzone ein definiertes Temperaturfeld eingestellt und räumlich begrenzt. In der äußeren Randschicht des Drahtes aus Aluminium erfolgt die geforderte Temperaturerhöhung, wobei die entgegen der Bewegungsrichtung des Drahtes zurückfließende Wärmemenge genutzt wird. Über die wärmeleitenden Verbindungen zwischen den Stirnseiten des Stahlrohres und des Ziehsteins 3, 4 erfolgt ein Wärmefluß zur Temperaturerhöhung in das aufgebaute Temperaturfeld.
      Eine weitere Temperaturerhöhung kann über die Erwärmung des Stahlrohres mittels der an der Einlaufseite angeordneten Induktionsspule erfolgen. Diese zusätzliche Erwärmung kann insbesondere in der Phase des Anfahrens der Vorrichtung bzw. zur Verbesserung der Steuerbarkeit des Temperaturfeldes unmittelbar vor der Umformzone vorgesehen werden.
    • 8. Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in folgendem:
      Auf einen gezogenen Stahldraht für die Schutzgasschweißung der Güte 10 MnSi 6 mit einem Durchmesser von 1,3 mm wird nach entsprechender Oberflächenreinigung elektrochemisch eine Kupferschicht von ca. 2 µm im Durchlaufverfahren aufgebracht. Vor der nachfolgenden Kaltumformung auf 1,2 mm Durchmesser in einer Umformstufe wird unmittelbar vor der Umformzone ein definiertes Temperaturfeld erzeugt und räumlich begrenzt. Dazu werden Vorrichtungen entsprechend Fig. 1, Fig. 2 oder Fig. 3 benutzt. Zur Erzeugung des Temperaturfeldes wird ein Teil der bei der Umformung entstehenden und entgegen der Bewegungsrichtung des Stahldrahtes zurückgeführten Wärmemenge genutzt. Zusätzlich zu dieser Erwärmung kann vorher eine induktive Beheizung der Oberflächenschicht erfolgen.
      Es wird eine dichte und festhaftende Kupferschicht erzeugt, die sich bei der nachfolgenden Verschweißung des Drahtes und als Korrosionsschutz günstig auswirkt. Gleichzeitig wird die Standzeit des Ziehsteines erhöht.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verbesserung der Beschichtungsqualität beschichteter strangförmiger metallischer Güter mittels thermischer Oberflächen­behandlung vor der Umformung, gekennzeichnet dadurch, daß direkt vor der Zone der plastischen Umformung eines beschichteten, sich in Längsrichtung bewegenden strangförmigen Gutes ein definiertes Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone erzeugt und räumlich begrenzt wird und das Termperaturfeld durch die Erzeugung eines Temperaturgradienten senkrecht und waagerecht zur Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes definiert wird, wobei zur Erzeugung des Temperaturfeldes ein Teil der bei der Umformung entstehenden und entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes zurückgeführten Wärmemenge genutzt wird, daß gleichzeitig mit der Ausbildung des Temperaturfeldes ein Reaktionsraum mit einer im Vergleich zur Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur erzeugt und dabei ein definierter Temperaturbereich so eingestellt wird, daß sich im Reaktionsraum vor der Umformzone ein plastisch bis flüssiger Zustand des auf dem strangförmigen Gutes aufgebrachten Beschichtungswerkstoffes ergibt und ein Austritt des Beschichtungswerkstoffes aus dem Reaktionsraum nur in Bewegungsrichtung und fest haftend auf dem strangförmigen Gut erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Temperaturfeld durch an sich bekannte Elemente räumlich begrenzt wird und der Wärmefluß auf das strangförmige Gut und in den unmittelbar vor der Umformzone befindlichen Reaktionsraum über die das Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elemente als auch über das sich unmittelbar vor der Umformzone befindliche und das strangförmige Gut umgebende feste, flüssige oder gasförmige Medium geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Art und das Niveau des Temperaturfeldes vor der Umformzone durch die Einstellung der Umformparameter, wie Umformgrad, Umformgeschwindigkeit, Ziehsteingeometrie, Schmiermitteleigenschaften sowie Formänderungs­ festigkeit und Durchmesser des strangförmigen Gutes steuerbar ausgebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausbildung des Temperaturfeldes durch die Wärmeleiteigenschaften der das Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elemente gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das strangförmige Gut vor Eintritt in das unmittelbar vor der Umformzone ausgebildete Temperaturfeld zusätzlich erwärmt wird und/oder diese zusätzliche Erwärmung über die das Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elemente erfolgt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß vor einer Umformeinrichtung (2, 3, 4) ein oder mehrere Elemente (6, 8, 10), wie ebene oder gekrümmte Platten, Siebe, Netze oder Rohre und dergleichen, so angeordnet sind, daß sie keine unmittelbare Berührung zum sich in Längsrichtung bewegenden strangförmigen Gut (1) haben und über Wärmeleiter (5) mit der nachfolgenden Umformeinrichtung (2, 3, 4) verbunden sind und einen begrenzten Reaktionsraum (7) bilden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Elemente (6a, 6b) aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Wäremeleiteigenschaften bestehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Elemente (10) mit einer an sich bekannten zusäztlichen Heizung (12) versehen sind.
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