MXPA00008398A - Metodo y aparato para producir alambre fino. - Google Patents

Abstract

En un metodo para producir alambre fino, en especial alambre de carda, en el cual un alambre bruto de manera opcional ya tratado, especialmente estirado, es transformado en un estado de estiramiento mediante un procedimiento de tratamiento por calor, luego es estirado, y despues endurecido y revenido para obtener propiedades mecanicas predeterminadas, se sugiere otro desarrollo de acuerdo con el cual, para endurecimiento y revenido; el alambre estirado pasa a traves de al menos un dispositivo de horno y/o dispositivo de enfriamiento ya usado previamente para llevar a cabo el procedimiento de tratamiento por calor.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA PRODUCIR ALAMBRE FINO MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a un método para producir alambre fino, en especial alambre de carda, en el cual un alambre bruto de manera opcional ya tratado, estirado, es llevado a un estado de estiramiento mediante un procedimiento de tratamiento por calor, luego es estirado, y posteriormente es endurecido y revenido para obtener propiedades mecánicas predeterminadas; un aparato para llevar a cabo dicho método; dispositivos de horno así como un dispositivo de enfriamiento de dicho aparato. Alambres de carda de aceros no aleados y aleados producidos con métodos del tipo antes mencionado se usan, por ejemplo, para procesar fibras textiles en cardas. Para este fin, los alambres finos obtenidos mediante este método son además procesados a alambres de diente de sierra y, por ejemplo, aplicados al chapón de carda. Para procesar fibras textiles el tambor de la carda con un arreglo aplicado al mismo se ajusta en un movimiento giratorio alrededor del eje del cilindro de manera que el arreglo pueda pasar a través del material de fibra suministrado para limpiarlo, en donde los arreglos de chapón de los chapones fijos o impulsados de manera opuesta ¡nteractúan con el arreglo de tambor de carda. En este contexto, se debe asegurar para obtener una calidad de procesamiento satisfactoria que el alambre de carda para todos los chapones de la carda tenga propiedades mecánicas uniformes.

Asimismo, las propiedades mecánicas de los alambres de carda se deben mantener a un nivel constantemente alto en la longitud total de las tiras de alambre de diente de sierra aplicadas a los chapones porque los defectos locales de los alambres de carda darían por resultado daño del arreglo de alambre de diente de sierra todo de acero formado de los mismos, y esto requeriría un intercambio completo. En el contexto de cardas de alto rendimiento modernas esto está relacionado con costos muy altos con respecto a los tiempos improductivos de máquina resultantes y el material que se requiere para lo mismo. Por otra parte, los alambres en forma de bobina aplicados al tambor de carda cilindrico y la longitud total de las tiras de alambre de diente de sierra aplicadas al chapón tienen una longitud de varios cientos de metros en cardas de alto rendimiento modernas. En consecuencia, al llevar a cabo un método para producir alambre de carda se debe asegurar que las propiedades mecánicas resultantes sean constantes en la longitud entera de varios cientos de metros. A continuación se explicará un método conocido con el cual se pueden producir alambres finos y que cumple estos requerimientos: A este respecto, primero se produce una llamada varilla de alambre y se estira al límite de alargamiento. No obstante, el alambre estirado así obtenido, por lo general no tiene aún un área de superficie de sección transversal lo suficientemente mínima en un plano en sección que se extiende perpendicularmente a la dirección longitudinal. En consecuencia, el alambre bruto obtenido que resulta del primer procedimiento de estiramiento es sometido de manera convencional a un procedimiento de tratamiento por calor con el cual obtiene nuevamente una microestructura que hace al alambre otra vez capaz de ser procesado, es decir, estirable. Durante el curso de este procedimiento de tratamiento por calor, el alambre bruto en el método conocido es inicialmente calentado a una temperatura en la escala de 800 a 1000°C en el cual resultará una transformación de microestructura del acero usado como el material de alambre en la estructura austenítica. Posteriormente, el alambre es templado a una temperatura en la escala de 400 a 600°C y se mantiene a esta temperatura durante un tiempo predeterminado. Cuando se usa acero como el material para el alambre fino o alambre de carda, esto causa una transformación de microestructura en la estructura perlifica que se caracteriza por sus excelentes propiedades de conformación en frío. Al terminar esta transformación, el alambre es nuevamente enfriado a temperatura ambiente y sometido a un procedimiento de endurecimiento y revenido para obtener las propiedades mecánicas predeterminadas. Para calentar el alambre a una temperatura de 800 a 1000°C, se pueden emplear métodos de calentamiento conductivo e inductivo. En vista de los costos de energía y gasto de capital muy altos para hornos para llevar a cabo un calentamiento conductivo o inductivo, el calentamiento a una temperatura de 800 a 1000°C se lleva a cabo, sin embargo, generalmente en hornos calentados eléctricamente o calentados mediante gas a través de los cuales el alambre bruto es guiado en tubos respectivos que penetran los hornos. Dichos hornos tienen la ventaja adicional de que la temperatura de las porciones de alambre guiadas a través del horno se puede mantener mejor a un nivel constante que con calentamiento de alambre conductivo o inductivo, y esto tiene un efecto positivo en la uniformidad de la estructura austenítica que se puede obtener con este horno. Para templar el alambre bruto a la temperatura requerida en la escala de 400 a 600°C para la transformación de microestructura en la estructura perlifica y para mantener el alambre bruto a esta temperatura, tradicionalmente se utiliza plomo líquido. Sin embargo, el uso de plomo líquido es un problema ya que no se puede evitar una oxidación del alambre bruto en la interacción plomo líquido-aire y, además, el alambre bruto que pasa a través del baño de plomo líquido también arrastra plomo. Este plomo arrastrado debe ser retirado del alambre y debe ser desechado. No obstante, una remoción completa del plomo del alambre bruto resulta casi imposible. Por consiguiente, el plomo que queda en el alambre bruto tiene un efecto negativo en el procedimiento de estiramiento adicional y más tarde también en la calidad de superficie del alambre de carda. Con respecto a estos problemas en relación con el uso de plomo líquido para templar y después mantener el alambre bruto a la temperatura de 400 a 600°C, ya se ha sugerido realizar este procedimiento en un lecho fluidizado. En dicho lecho fluidizado material fluido, tal como, por ejemplo, arena, es fluidizado por medio de aire comprimido introducido a través de una parte inferior de una cámara fluidizada correspondiente. Cuando el alambre bruto pasa a través de la capa de material fluido fluidizado resultante, resulta un enfriamiento rápido del alambre bruto a la temperatura del material fluido porque este último se comporta en el estado fluidizado aproximadamente como líquido y por ende puede disipar energía calórica del alambre bruto rápidamente. No obstante, al pasar a través de la capa de material fluido fluidizado, se forma una capa de óxido indeseable en el alambre bruto la cual, aunque es parcialmente retirada debido al efecto abrasivo de la arena utilizada de manera convencional como un material fluido, después se queda dentro de la cámara fluidizada. Estas llamadas partículas de escamas tienen un efecto negativo en el comportamiento de temple de manera que se requiere limpieza regular, respectivamente, intercambio regular del material fluido. Asimismo, con este método también es necesario retirar químicamente o mordentar partículas de óxido que quedan aún en el alambre bruto, la llamada escama residual. Los problemas antes explicados en relación con el uso de lechos fluidizados ocurren en forma aún mayor cuando el material fluido es calentado a una temperatura en la escala de 400 a 600°C para asegurar la transformación de microestructura deseada en la estructura perlifica ya que a estas temperaturas se favorece la formación de la capa de óxido y, adicionalmente, los productos de combustión de los quemadores de gas utilizados de manera convencional para calentar el material fluido se depositarán en el alambre bruto.

Para retirar el material extraño que queda en el alambre bruto del uso del baño de plomo así como del uso de un lecho fluidizado, es decir, también la capa de óxido a la que se le llama capa de escamas, y los residuos de plomo adicionales, dependiendo del método empleado, se usa de manera convencional un llamado dispositivo de mordido. En forma convencional, comprende sustancialmente tanques de mordido, llenos generalmente con ácido clorhídrico o ácido sulfúrico, y varios tanques de enjuague a través de los cuales pasa el alambre bruto de manera secuencial en forma de cascada así como un dispositivo de secado dispuesto hacia abajo del mismo. El alambre que de esta manera ha sido regresado a un estado capaz de ser procesado, es decir, de estiramiento, es luego estirado en un método de estiramiento convencional a fin de obtener la forma de alambre deseada. Posteriormente, los alambres de carda todavía deben ser endurecidos y revenidos para obtener las propiedades mecánicas requeridas. El procedimiento de endurecimiento y revenido se emplea, en particular, para obtener para los alambres ya estirados una resistencia tan alta como sea posible mientras se obtienen simultáneamente valores de tenacidad y extensión buenos. Para este fin, se utiliza de manera convencional un dispositivo de endurecimiento y revenido continuo en el cual el alambre que se estira primero es calentado a una temperatura entre 800 y 1000°C para obtener la estructura austenítica, luego es templado para obtener una transformación martensítica, posteriormente es calentado a una temperatura en la escala de 400 a 600°C para formar precipitación de la microestructura martensítica, y luego finalmente es enfriado a una temperatura menor a 60°C. En este contexto, para calentar el alambre estirado a 800 a 1000°C se usa un método de calentamiento indirecto que emplea de manera convencional hornos calentados eléctricamente u hornos calentados mediante gas en los cuales los alambres son guiados en tubos y generalmente son limpiados con un gas inerte tal como nitrógeno para evitar oxidación. En este primer paso del procedimiento de endurecimiento y revenido se debe tener especial cuidado de que la temperatura de alambre predeterminada sea observada exactamente en la longitud del horno entera ya que únicamente de esta manera se pueden asegurar las propiedades mecánicas uniformes requeridas en toda la longitud del alambre. El objetivo del paso de temple es una transformación martensítica de la microestructura lo más completamente posible. Para esto, generalmente se emplea aceite como medio de temple. Para asegurar las propiedades mecánicas deseadas de los alambres de carda se debe evitar a toda costa la formación de una capa de óxido o un descascarillado del alambre. Por esta razón, la zona de temple de los dispositivos de endurecimiento y revenido conocidos está conectada en una manera hermética al homo de austenitización. Ya se ha intentado emplear otros medios de temple diferentes al aceite o usar también procedimientos de temple indirecto con gas o agua. Sin embargo, al hacerlo, no se pudieron obtener resultados satisfactorios con respecto a uniformidad y finura de la estructura martensítica.

Como ya se explicó antes, el calentamiento del alambre a una temperatura en la escala de 400 a 600°C en el paso siguiente del método de endurecimiento y revenido sirve para causar precipitación de la microestructura martensítica que ha sido obtenida en el procedimiento de temple. A este procedimiento se le llama también recocido, y al dispositivo de horno requerido se le llama horno de recocido. Una vez terminada la transformación, la microestructura comprende una matriz de base ferrítica y precipitación empotradas en la misma. Este calentamiento también se puede llevar a cabo indirectamente en hornos calentados eléctricamente u hornos calentados mediante gas. En este contexto, los alambres también son guiados, como en el procedimiento de calentamiento antes descrito a temperaturas de 800 a 1000°C, en tubos que también son limpiados con un gas inerte, en general, nitrógeno, para prevenir oxidación. En este paso de endurecimiento y revenido también es necesario asegurar una consistencia de temperatura excelente a fin de obtener propiedades mecánicas uniformes en la longitud de alambre entera. El enfriamiento posterior del alambre a una temperatura de 60°C o menos se lleva a cabo convencionalmente de manera indirecta en tubos que tienen agua que fluye alrededor de ellos. Como se puede tomar de la explicación anterior de métodos conocidos del tipo antes mencionado, estos métodos requieren un gasto de aparato muy alto, y, asimismo, están relacionados con la generación de una pluralidad de sustancias nocivas para el ambiente, tales como, por ejemplo, plomo líquido, la arena que contiene partículas de escama, el ácido usado en el dispositivo de mordido, y el aceite usado para el temple durante el procedimiento de endurecimiento y revenido. En vista de estos problemas de la técnica anterior, un objeto de la invención es proveer otro desarrollo del método antes explicado de acuerdo con la técnica anterior con el cual, mientras se aseguran propiedades mecánicas uniformes del alambre de carda obtenido con el mismo, el gasto de capital para el aparato usado para realizar este método se puede reducir y al mismo tiempo se puede reducir la cantidad de sustancias nocivas para el ambiente que resultan de realizar este método; así como un aparato para llevar a cabo este método; un dispositivo de horno y un dispositivo de enfriamiento para este aparato. Este objeto se soluciona con respecto al método en otro desarrollo del método conocido para producir alambré fino, en especial alambre de carda, el cual se caracteriza sustancialmente porque el alambre estirado para endurecimiento y revenido pasa a través de al menos un dispositivo de horno y/o dispositivo de enfriamiento ya usado para llevar a cabo el procedimiento de tratamiento por calor. Este otro desarrollo se basa en el reconocimiento muy simple de que el alambre en el procedimiento de tratamiento por calor para obtener la microestructura estirable es sometido a un perfil de temperatura que es muy similar al del procedimiento de endurecimiento y revenido realizado posteriormente y que se puede hacer una adaptación a las diferencias de los perfiles de temperatura y a otras condiciones específicas del método por medio de un ajuste correspondiente del dispositivo de horno y/o dispositivo de enfriamiento usados para ambos procedimientos, es decir, para el procedimiento de tratamiento por calor así como para el procedimiento de endurecimiento y revenido. En el contexto de esta invención se reconoció en particular que, con los ajustes correspondientes de los componentes del aparato empleados dos veces, los tiempos improductivos del aparato incurren en costos mínimos que con el ahorro por al menos uno de los componentes del aparato por lo general se puede obtener un procedimiento de fabricación más eficiente en cuanto al costo. Además, ahorrando al menos un componente del aparato los requerimientos de espacio del aparato se reducen sustancialmente en comparación con el aparato convencional, y esto contribuye también a ahorro de costos adicionales. Finalmente, mediante el uso doble de al menos uno de los componentes del aparato se puede reducir significativamente la cantidad de sustancias nocivas para el ambiente generadas por llevar a cabo el método de acuerdo con la invención. Este efecto es especialmente notable cuando al menos un dispositivo de enfriamiento se emplea para el procedimiento de tratamiento por calor así como para el procedimiento de endurecimiento y revenido. Como ya se ha explicado anteriormente en relación con los métodos conocidos, se encontró que es especialmente favorable para obtener una microestructura estirable del alambre bruto cuando durante el curso del procedimiento de tratamiento por calor es calentado primero a una primera temperatura de preferiblemente aproximadamente 800 a 1000°C en un primer dispositivo de horno, después es enfriado por un primer dispositivo de enfriamiento a una segunda temperatura, preferiblemente entre la primera temperatura y temperatura ambiente y especialmente preferida 400 a 600°C, es mantenido de manera opcional durante un tiempo predeterminado a esta segunda temperatura, y posteriormente es enfriado con un segundo dispositivo de enfriamiento aproximadamente a temperatura ambiente o a temperatura ligeramente por arriba de la temperatura ambiente. En este contexto, el alambre enfriado a la segunda temperatura de preferiblemente aproximadamente 400 a 600°C también se puede mantener a esta temperatura con el dispositivo de enfriamiento correspondiente durante un tiempo predeterminado. En relación con el uso doble deseado de componentes del aparato individuales para el procedimiento de tratamiento por calor así como para el procedimiento de endurecimiento y revenido, se encontró, sin embargo, que es especialmente favorable cuando el alambre, después de salir del primer dispositivo de enfriamiento, se mantiene con un segundo dispositivo de horno a una segunda temperatura. Luego es posible usar el primer dispositivo de enfriamiento para enfriar el alambre a la segunda temperatura así como para enfriar el alambre durante el curso del procedimiento de endurecimiento y revenido porque el calentamiento adicional del alambre bruto requerido durante el curso del procedimiento de endurecimiento y revenido se puede obtener adicionalmente con el segundo dispositivo de horno.

El método de la invención se puede usar ya con ventaja cuando solamente uno de los componentes del aparato requeridos para llevar a cabo el procedimiento de tratamiento por calor, es decir, el primer dispositivo de horno, el primer dispositivo de enfriamiento, el segundo dispositivo de horno, o el segundo dispositivo de enfriamiento, se usa también para el procedimiento de endurecimiento y revenido. No obstante, se obtiene un gran ahorro de gasto de capital para el aparato que se va a usar para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención cuando el alambre para endurecimiento y revenido pasa a través del primer dispositivo de horno así como el primer dispositivo de enfriamiento así como el segundo dispositivo de horno así como el segundo dispositivo de enfriamiento. En este contexto, cabe mencionar también que la modalidad de este método especialmente preferido no considera una fabricación continua de alambres de carda ya que entre el procedimiento de tratamiento por calor y el procedimiento de endurecimiento y revenido primero debe tener lugar un ajuste de los componentes del aparato individuales. No obstante, esta desventaja es aceptable especialmente para fabricar alambres de carda puesto que la cantidad del alambre de carda requerida está convencional y sustancialmente por debajo de las capacidades de producción máximas del aparato correspondiente de manera que para una producción basada en demanda de alambres de carda de todas maneras ocurre una detención de máquina que se puede usar entonces para reajustar los componentes del aparato individuales. Por consiguiente, al llevar a cabo el método particularmente preferido de acuerdo con la presente invención no se incurre en costos adicionales por tiempos improductivos del aparato. Como ya se ha explicado en relación con el método de acuerdo con la técnica anterior, se encontró que es especialmente favorable cuando el alambre para endurecimiento y revenido primero es calentado a una temperatura de aproximadamente 800 a 1000°C y posteriormente es templado a aproximadamente temperatura ambiente. Para esto, se puede emplear el primer dispositivo de horno usado durante el procedimiento de tratamiento por calor para calentar el alambre bruto a 800 a 1000°C y el primer dispositivo de enfriamiento que se va a ajustar como corresponde. En otra etapa de endurecimiento y revenido el alambre es convencionalmente calentado a una cuarta temperatura predeterminada de aproximadamente 400 a 600°C y posteriormente es enfriado a temperatura ambiente o una temperatura ligeramente por arriba de la temperatura ambiente menor a 100°C, preferiblemente aproximadamente 60°C. Para este fin, el segundo dispositivo de horno y el segundo dispositivo de enfriamiento se pueden usar sin ajustes especiales. Como ya se ha explicado en relación con el método de acuerdo con la técnica anterior, es particularmente importante especialmente al llevar a cabo el procedimiento de endurecimiento y revenido que la temperatura en los dispositivos de horno correspondientes sea constante en la longitud entera de la porción de alambre recibida en el horno. Para este fin, se encontró que es especialmente favorable cuando el alambre en el primer y/o segundo dispositivo de horno pasa a través de un bloque de distribución de calor, por ejemplo, de una forma paralelepípda, que es penetrado por canales correspondientes y opcionalmente pipas de paso dispuestas ahí. Dicho bloque de distribución de calor puede estar construido de una masa sustancialmente más alta que los tubos empleados convencionalmente y por lo tanto tiene propiedades de almacenamiento de calor excelentes con lo cual se pueden regular las fluctuaciones de temperatura en el dispositivo de horno de manera que ya no tengan efecto en la temperatura de alambre o el curso de la temperatura de alambre dentro del horno. Asimismo, el uso de un bloque de distribución de calor, a través del cual pasa el alambre, hace posible emplear hornos calentados mediante quemadores de gas con cámaras de horno muy pequeñas mientras se asegura una distribución de temperatura constante, porque los picos de temperatura locales causados usualmente por los quemadores de gas pueden ser distribuidos de manera uniforme incluso dentro de una cámara de horno pequeña por la masa relativamente alta del bloque de distribución de calor y ya no pueden alcanzar los alambres que pasan a través del bloque de distribución de calor. Como se puede tomar de la explicación anterior de una modalidad especialmente preferida del método de acuerdo con la invención, un dispositivo de horno de acuerdo con la invención para llevar a cabo este método con al menos una cámara de horno para recibir al menos una porción de alambre se caracteriza esencialmente porque en la cámara de horno en el área del alambre que se va a disponer en la misma un bloque de distribución de calor está dispuesto para calentamiento uniforme de la porción de alambre recibida en la cámara de horno. En este contexto, la cámara de horno comprende de manera conveniente al menos una entrada de alambre y al menos una salida de alambre separada de la misma y por tanto puede ser operada en operación continua. Para obtener un calentamiento uniforme de la porción de alambre recibida en la cámara de horno se prefiere además cuando el bloque de distribución de calor es penetrado por al menos un canal que recibe la porción de alambre o un tubo que rodea la porción de alambre con un ajuste exacto. En una modalidad especialmente preferida de la invención el dispositivo de horno de acuerdo con la invención el dispositivo de horno de acuerdo con la invención está diseñado para calentar simultáneamente una pluralidad de porciones de alambre, en donde el bloque de distribución de calor es penetrado por una pluralidad de canales que se extienden paralelos cada uno de los cuales recibe una porción de alambre. En este contexto, el calentamiento de las porciones de alambre que pasan a través del bloque de distribución de calor se puede realizar calentando el bloque de distribución de calor desde el exterior, preferiblemente por al menos un quemador de gas que penetra una de las paredes que delimitan la cámara de horno. Al usar dicho dispositivo de horno, se puede prevenir el descascarillado de la porción de alambre que se va a calentar en la cámara de horno y el depósito de productos de combustión en la superficie del alambre cuando al menos uno de los canales para recibir una porción de alambre está cerrado herméticamente en una manera hermética al gas con relación a las cercanías calentadas del bloque de distribución de calor en la cámara de calentamiento y de preferencia es limpiado con un gas inerte como nitrógeno. Se encontró que es especialmente favorable cuando el bloque de distribución de calor comprende al menos parcialmente un material semiconductor ya que dicho material tiene una capacidad de calor buena en la escala de temperatura relevante de 400 a 1000°C y propiedades de conducción de calor satisfactorias y, al mismo tiempo, tiene un peso mínimo. En este contexto, se encontró que es en especial conveniente cuando se usa carburo de silicio como el material semiconductor puesto que tiene propiedades térmicas especialmente buenas mientras que tiene un peso especialmente mínimo. Como ya se explicó previamente en relación con el procedimiento de fabricación de alambre conocido, el primer y/o segundo dispositivo de enfriamiento puede ser una cámara fluidizada con al menos una capa de material fluido fluidizado, tal como, por ejemplo, arena, a través de la cual pasa el alambre para enfriamiento. Para prevenir la formación de una capa de escamas en el alambre que pasa a través de la cámara fluidizada, se encontró que es especialmente favorable cuando el material fluido es fluidizado con un gas inerte introducido en la cámara fluidizada tal como, por ejemplo, nitrógeno o un gas noble o similar. En el último método descrito, los costos de operación en que se incurre en relación con llevar a cabo el método de acuerdo con la invención se pueden mantener especialmente bajos cuando el gas inerte introducido en la cámara fluidizada es regresado después de la remoción de la cámara fluidizada para ser reintroducido. Además, el uso del gas inerte para fluidizar el material fluido en la cámara fluidizada da por resultado también una reducción considerable de la cantidad de sustancias nocivas para el ambiente, que de otra manera se formarían durante la producción de alambre, porque se previene la generación de partículas de escamas que de otra manera requeriría un intercambio frecuente del material fluido. Asimismo, el uso de un gas inerte para fluidizar el material fluido en la cámara fluidizada también abre la posibilidad de eliminar por completo el dispositivo de mordido, el cual de otra manera se requiere para procesar el alambre transformado mediante tratamiento por calor en el estado de estiramiento, porque durante el curso de enfriamiento del alambre a la segunda temperatura no se forma capa de óxido alguna sobre la superficie del alambre. En consecuencia, se obtiene una reducción adicional de sustancias nocivas para el ambiente que resultan al llevar a cabo el método de acuerdo con la invención puesto que los ácidos, los cuales están presentes en el dispositivo de mordido de métodos convencionales, ya no son necesarios. Además, la cámara fluidizada, al usar un gas inerte para fluidizar el material fluido, se puede usar también para templar durante el curso del procedimiento de endurecimiento y revenido, ya que de esta manera se previene en forma confiable el descascarillado del alambre, el cual por consideraciones de calidad se debe prevenir a toda costa durante el curso del procedimiento de endurecimiento y revenido. De esta manera se obtiene una reducción adicional de la cantidad de las sustancias nocivas para el ambiente que resultan al llevar a cabo el método de acuerdo con la invención puesto que el aceite que de otra manera se requiere para templar el alambre durante el procedimiento de endurecimiento y revenido, ya no se necesita. En una modalidad especialmente preferida de la invención, se usa una y la misma cámara fluidizada durante el procedimiento de tratamiento por calor para obtener la microestructura estirable así como durante el procedimiento de endurecimiento y revenido. En este contexto es conveniente cuando el material fluido, al usar la cámara fluidizada para enfriar el material fluido durante el curso del procedimiento de tratamiento por calor, es calentado a la segunda temperatura predeterminada la cual es convencionalmente aproximadamente 400 a 600°C. Aunque este calentamiento, como en la técnica anterior, se puede llevar a cabo con ayuda de un quemador de gas calentando directamente el material fluido así como el gas que se requiere para fluidizarlo, se encontró que es en especial favorable cuando ondas electromagnéticas son irradiadas en la cámara fluidizada para calentar el material fluido puesto que de esta manera se evita el depósito de productos de combustión, que resultan del uso del quemador de gas, en las superficies del alambre de manera que se puede eliminar por completo el uso de un dispositivo de mordido para procesar el alambre, el cual ha sido transformado a un estado de estiramiento mediante el procedimiento de tratamiento por calor.

En este contexto, las ondas electromagnéticas pueden ser, por ejemplo, en forma de radiación de calor de un tubo calefactor dispuesto en la cámara fluidizada y de preferencia que la penetra. Esta modalidad de la invención tiene la ventaja de que, además del calentamiento mediante las ondas electromagnéticas emitidas por el tubo calefactor, el calentamiento del material fluido mediante contacto directo con el tubo calefactor también puede tener lugar cuando el tubo calefactor está dispuesto en el área de la capa del material fluido fluidizado. El tubo calefactor puede ser, por ejemplo, calentado eléctricamente. Sin embargo, a fin de obtener un grado en especial alto de eficiencia, se encontró que es especialmente favorable cuando el tubo calefactor es un tubo hueco y es calentado desde el interior por un quemador de gas en donde el interior del tubo está separado en una manera hermética al gas con relación al resto de la cámara fluidizada. Además o de manera alternativa, el material fluido también puede ser calentado mediante ondas electromagnéticas en forma de microondas irradiadas en la cámara de calentamiento. En este contexto, un elemento, tal como un klistrón, del dispositivo de radiación de microondas correspondiente usado para generar las microondas, puede estar dispuesto en el área de una pared que delimita la cámara fluidizada, y de esta manera se puede obtener un calentamiento adicional del material fluido mediante el calor residual que resulta de generar las microondas. Este intercambio de calor realiza al mismo tiempo un enfriamiento del elemento generador de microondas.

Por lo general, utilizando dos dispositivos de homo de acuerdo con la invención con un dispositivo de enfriamiento de acuerdo con la invención dispuesto entre los mismos, se puede proveer un aparato para llevar a cabo el método de la invención, y su uso para realizar el procedimiento de tratamiento por calor y el procedimiento de endurecimiento y revenido no requiere el uso de sustancias nocivas para el ambiente o producir tales sustancias. En este contexto, al realizar el método de tratamiento por calor así como al realizar el procedimiento de endurecimiento y revenido, un segundo dispositivo de enfriamiento convencional para enfriar el alambre que sale del segundo dispositivo de horno se puede usar en el cual el alambre es guiado en tubos alrededor de los cuales el agua fluye para enfriamiento indirecto. A continuación, la invención será explicada con referencia al dibujo al cual se hace referencia con respecto a todos los detalles que son importantes para la invención pero no se explican en detalle en la descripción. El dibujo muestra en: la figura 1 , una representación esquemática del aparato de acuerdo con la invención para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención; la figura 2, una representación en sección esquemática de uno de los dispositivos de horno del aparato ilustrado en la figura 1 ; y la figura 3, una vista en sección esquemática de uno de los dispositivos de enfriamiento del aparato ¡lustrado en la figura 1.

En la figura 1a se representa esquemáticamente un aparato de acuerdo con la invención operable en un modo continuo. Este aparato comprende sustancialmente un primer dispositivo de horno 10, un primer dispositivo de enfriamiento 20, un segundo dispositivo de horno 30, y un segundo dispositivo de enfriamiento 40 que se usan en esta secuencia, en la dirección del paso indicado por la flecha P, al llevar a cabo el procedimiento de tratamiento por calor para obtener la microestructura estirable así como el procedimiento de endurecimiento y revenido para obtener las propiedades mecánicas deseadas, es decir, alta resistencia y al mismo tiempo valores de tenacidad y extensión buenos. El perfil de temperatura al cual están sujetos los alambres durante el procedimiento de tratamiento por calor se representa en la figura 1 b). En consecuencia, los alambres se calientan primero con el primer dispositivo de horno 10 a una temperatura de aproximadamente 900°C, después se enfrían con el primer dispositivo de enfriamiento 20 a u?a temperatura de aproximadamente 500°C, y con el segundo dispositivo de horno 30 se mantienen a esta temperatura, y posteriormente se enfrían con el segundo dispositivo de enfriamiento 40 a temperatura ambiente. El perfil de temperatura al cual están sujetos los alambres cuando se usa el mismo dispositivo para llevar a cabo el procedimiento de endurecimiento y revenido se representa en la figura 1c. En consecuencia, los alambres durante el procedimiento de endurecimiento y revenido se calientan primero con el primer dispositivo de horno 10 a aproximadamente 900°C, después se enfrían con el primer dispositivo de enfriamiento 20 a temperatura ambiente, y posteriormente se calientan con el segundo dispositivo de horno 30 a una temperatura de aproximadamente 500°C, y posteriormente se enfrían con el segundo dispositivo de enfriamiento 40 nuevamente a temperatura ambiente o a temperatura, ligeramente por arriba de la temperatura ambiente, de aproximadamente 60°C. Como se puede ver en la representación de la figura 1 , el aparato representado en la figura 1a) se debe ajustar entre el procedimiento de endurecimiento y revenido ajustando el primer dispositivo de enfriamiento 20 al perfil de temperatura respectivo. En la figura 2, se ilustra un horno 100 que se puede usar para hacer el primer dispositivo de horno 10 así como para hacer el segundo dispositivo de horno 30. Este horno 100 comprende una cámara de horno 150 delimitada por paredes de horno aislantes de calor 110, 120, 130, 140, y un bloque de distribución de calor 160 fabricado de carburo de silicio está dispuesto en el mismo. Este bloque de distribución de calor 160 es sustancialmente paralelepípedo y descansa en una separación de la parte inferior 130 sobre elementos de soporte 162 de manera que está rodeado por un área anular externa 170 de la cámara de horno 150. El bloque de carburo de silicio paralelepípedo 160 tiene una pluralidad de canales 160 que lo penetran en la dirección de paso indicada con la flecha P en la figura 1 en donde cada canal está diseñado para recibir una porción de alambre. Las porciones de alambre, que por consiguiente son recibidas en el bloque de distribución de calor 160, y por tanto también dentro de ia cámara de horno 150, respectivamente, que están pasando a través del bloque de distribución de calor, son calentadas indirectamente por el bloque de distribución de calor 160. Para este fin, quemadores de gas son insertados en cavidades 142 que penetran las paredes laterales 120 y 140. Esto evita un contacto directo de los productos de combustión con los alambres que pasan a través de los canales 164 del bloque de distribución de calor 160 porque la cámara externa anular 170 de la cámara de horno 150 está separada de manera hermética al gas de los canales 164 que penetran el bloque de distribución 160. En la figura 3 se representa un dispositivo de enfriamiento en forma de un lecho fluidizado 200 que se puede usar para hacer el primer dispositivo de enfriamiento 20 que se va a usar en el aparato de acuerdo con la invención ilustrado en la figura 1a. Este lecho fluidizado 200 comprende una cámara fluidizada 210 delimitada por una pared aislante de calor 212 y a través de la cual pasan los alambres en la dirección de la flecha P en la figura 1. En el área de la parte inferior de la cámara fluidizada 210 se dispone un arreglo para la introducción de un gas inerte en la cámara fluidizada. Con el gas inerte así introducido un material fluido contenido en la cámara fluidizada, por ejemplo, arena, se puede fluidizar de manera que se forme una capa fluidizada parecida a líquido a través de la cual sean guiados los alambres que se van a enfriar. El gas inerte, tal como, por ejemplo, nitrógeno, un gas noble o similar, así introducido en la cámara fluidizada 210 es retirado de la cámara fluidizada 210 y es regresado al arreglo para introducción 220.

Por arriba del arreglo para introducción 220 la cámara fluidizada 210 es penetrada por un tubo calefactor 240 que se extiende perpendicularmente a la dirección de paso de los alambres. Este tubo calefactor 240 está formado como un tubo hueco y encierra en su interior un quemador de gas 242, en donde el interior del tubo calefactor 240 está separado de manera hermética al gas del resto de la cámara fluidizada 210. De esta manera es posible que la arena fluidizada en la cámara fluidizada 210, fluidizada por medio del gas inerte introducido mediante el arreglo para introducción 220, pueda ser calentada durante el procedimiento de tratamiento por calor a una temperatura predeterminada de aproximadamente 500°C, sin que la atmósfera de gas inerte dentro de la cámara fluidizada 210 sea contaminada por productos de combustión mientras que al mismo tiempo se asegura que los alambres que pasan a través de la cámara fluidizada 210 no se oxiden porque la fluidización se lleva a cabo con el gas inerte. Los gases de escape del quemador de gas son retirados mediante un dispositivo de succión 242 y son guiados lejos. La invención no se limita a la modalidad explicada con ayuda del dibujo. En vez de esto, el material fluido en la cámara fluidizada 210 también puede ser calentado irradiándolo con microondas, en donde un elemento generador de microondas correspondiente, tal como, por ejemplo, un klistrón, se dispone en el área de una pared lateral de la cámara fluidizada 210 a fin de contribuir así también al calentamiento del material fluido y, por otra parte, para ser enfriado por el material fluido. Además, cabe la posibilidad de ajustar el aparato de acuerdo con la invención de manera que los perfiles de temperatura que se desvían de los perfiles de temperatura ¡lustrados en la figura 1 se usen, por ejemplo, en el caso de aceros hiperaleados usados como material para los alambres que se van a producir. Finalmente, los dispositivos de horno 10 y 30 del aparato ilustrado en la figura 1 también se pueden dimensionar de manera diferente.

Claims (33)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método para producir alambre fino, en especial alambre de carda, en el cual un alambre bruto de manera opcional ya tratado, especialmente estirado, es transformado mediante un procedimiento de tratamiento por calor en un estado de estiramiento, luego es estirado, y posteriormente es endurecido y revenido para obtener propiedades mecánicas predeterminadas, caracterizado porque el alambre estirado para endurecimiento y revenido pasa a través de al menos un dispositivo de horno y/o dispositivo de enfriamiento ya empleados antes para llevar a cabo el procedimiento de tratamiento por calor.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el alambre bruto durante el curso del procedimiento de tratamiento por calor es primero calentado en un primer dispositivo de horno a una primera temperatura de preferiblemente aproximadamente 800 a 1000°C, luego es enfriado con un primer dispositivo de enfriamiento a una segunda temperatura preferiblemente entre la primera temperatura y la temperatura ambiente y se prefiere en especial una temperatura de aproximadamente 400 a 600°C, se mantiene opcionalmente durante un tiempo predeterminado a esta segunda temperatura, y es enfriado con un segundo dispositivo de enfriamiento a aproximadamente temperatura ambiente.

3.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el alambre se mantiene a la segunda temperatura con un segundo dispositivo de horno.

4.- El método de conformidad con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado además porque el alambre pasa a través del primer dispositivo de horno, el primer dispositivo de enfriamiento, el segundo dispositivo de horno y/o el segundo dispositivo de enfriamiento para endurecimiento y revenido.

5.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el alambre es calentado con el primer dispositivo de horno a una tercera temperatura predeterminada de preferiblemente aproximadamente también 800 a 1000°C para endurecimiento y revenido y es enfriado con el primer dispositivo de enfriamiento a una cuarta temperatura predeterminada, preferiblemente aproximadamente temperatura ambiente.

6.- El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el alambre para endurecimiento y revenido es calentado a una quinta temperatura predeterminada de aproximadamente preferiblemente 400 a 600°C después de enfriar a la cuarta temperatura predeterminada con el segundo dispositivo de horno, y posteriormente es enfriado preferiblemente con el segundo dispositivo de enfriamiento aproximadamente a temperatura ambiente o una temperatura ligeramente por arriba de la temperatura ambiente menor a 100°C, preferiblemente aproximadamente 60°C.

7.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el alambre en el primer y/o segundo dispositivo de horno pasa a través de un bloque de distribución de calor.

8.- El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el bloque de distribución de calor es calentado desde el exterior, de preferencia por al menos un quemador de gas.

9.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el alambre en el primer y/o segundo dispositivo de enfriamiento pasa a través de una cámara fluidizada con al menos una capa de material fluido fluidizado, tal como, por ejemplo, arena.

10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el material fluido es fluidizado por un gas inerte, tal como, por ejemplo, nitrógeno o un gas noble o similar, introducido en la cámara fluidizada.

11.- El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el gas inerte introducido en la cámara fluidizada es guiado lejos de la cámara fluidizada y regresado para introducción renovada en la cámara fluidizada.

12.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones 9 a 11 , caracterizado además porque el material fluido en el primer dispositivo de enfriamiento es calentado aproximadamente a la segunda temperatura predeterminada para enfriar el alambre a la segunda temperatura predeterminada.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque ondas electromagnéticas son irradiadas en la cámara fluidizada para calentar el material fluido.

14.- El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque ondas electromagnéticas son emitidas por un tubo calefactor dispuesto en la cámara fluidizada y de preferencia la penetra.

15.- El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el tubo calefactor es un tubo hueco y es calentado desde el interior por un quemador de gas.

16.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado además porque las ondas electromagnéticas son irradiadas en la cámara de calentamiento en forma de microondas.

17.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque un elemento usado para generar las microondas, tal como, por ejemplo, un klistrón, está dispuesto en el área de una pared que delimita la cámara fluidizada y adicionalmente calienta el material fluido mediante el calor residual que resulta de generar las microondas.

18.- El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque el elemento generador de microondas es enfriado por el material fluido fluidizado.

19.-Un dispositivo de horno para llevar a cabo el método de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores con al menos una cámara de horno calentable (150) configurada para recibir al menos una porción de alambre, caracterizado porque en la cámara de horno (150) en el área del alambre que se va a disponer en la misma un bloque de distribución de calor (160) está dispuesto el cual está configurado para calentar de manera uniforme la porción de alambre recibida en la cámara de horno (150).

20.- El dispositivo de horno de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque la cámara de horno (150) tiene al menos una entrada de alambre y al menos una salida de alambre separada de la misma y se puede operar en un modo continuo.

21.- El dispositivo dé horno de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el bloque de distribución de calor (160) es penetrado por al menos un canal (164) que recibe la porción de alambre.

22.- El dispositivo de horno de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque el bloque de distribución de calor (160) es penetrado por una pluralidad de canales que se extienden paralelos (164) cada uno de los cuales recibe una porción de alambre.

23.- El dispositivo de horno de conformidad con una de las reivindicaciones 19 a 22, caracterizado además porque el bloque de distribución de calor (160) se puede calentar desde el exterior, preferiblemente con al menos un quemador de gas que penetra una pared (120, 140) que delimita la cámara de horno (150).

24.- El dispositivo de horno de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque al menos uno de los canales (164) para recibir las porciones de alambre está separado en una manera hermética al gas de las cercanías calentadas (170) del bloque de distribución de calor (160) en la cámara de calentamiento.

25.- El dispositivo de horno de conformidad con una de las reivindicaciones 19 a 24, caracterizado además porque el bloque de distribución de calor comprende al menos parcialmente un material semiconductor, de preferencia carburo de silicio.

26.- Un dispositivo de enfriamiento para llevar a cabo el método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 18 con una cámara fluidizada (210) que contiene un material fluido, tal como, por ejemplo, arena, un arreglo para introducción de fluido (220) para introducción de un fluido fluidizante en la cámara fluidizada y un arreglo (240) para calentar el material fluido, caracterizado porque el arreglo para calentamiento está empotrado para emitir ondas electromagnéticas en la cámara fluidizada.

27.- El dispositivo de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque el arreglo para calentamiento comprende al menos un tubo calefactor (240) dispuesto en la cámara fluidizada (210) y preferiblemente la penetra.

28.- El dispositivo de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado además porque tubo calefactor (240) está empotrado como un tubo hueco, en donde el interior está sellado de manera hermética al gas con relación al resto de la cámara fluidizada (210). 5

29.- El dispositivo de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque un quemador de gas (242) para generar una flama de gas en el interior del tubo se correlaciona con el tubo calefactor (240). '

30.- El dispositivo de enfriamiento de conformidad con una de las - 10 reivindicaciones 26 a 29, caracterizado además porque el arreglo para calentamiento comprende al menos un dispositivo que emite microondas que se puede operar para emitir microondas en la cámara fluidizada.

31.- El dispositivo de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque un elemento del dispositivo 15 que emite microondas que se puede operar para generar microondas está dispuesto en el área de una pared que delimita la cámara fluidizada y se puede usar para calentar adicionalmente el material fluido.

32.- El dispositivo de enfriamiento de conformidad con una de las reivindicaciones 26 a 31 , caracterizado además porque la cámara fluidizada 20 tiene correlacionada con la misma un arreglo un arreglo de regreso que se puede operar para retirar, regresar, e introducción renovada del fluido fluidizante en la cámara fluidizada.

33.- Un aparato para llevar a cabo el método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 18 con el dispositivo de calentamiento de conformidad con una de las reivindicaciones 19 a 25 y/o el dispositivo de enfriamiento de conformidad con una de ías reivindicaciones 26 a 32.