WO1987002067A1 - Process for continuous patenting of wire and device for carrying out the process - Google Patents

Process for continuous patenting of wire and device for carrying out the process Download PDF

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WO1987002067A1
WO1987002067A1 PCT/EP1986/000565 EP8600565W WO8702067A1 WO 1987002067 A1 WO1987002067 A1 WO 1987002067A1 EP 8600565 W EP8600565 W EP 8600565W WO 8702067 A1 WO8702067 A1 WO 8702067A1
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WO
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heating
wire
temperature
cooling
melt
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Application number
PCT/EP1986/000565
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf KOHLGRÜBER
Original Assignee
Berg Ag
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Publication date
Application filed by Berg Ag filed Critical Berg Ag
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    • 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
    • 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/64—Patenting furnaces

Definitions

  • the invention relates to a process for patenting wire in a continuous process, in which the continuous Dr__ ' --L is first heated to a temperature above the upper temperature point of the wire material and then in a continuous flow in a molten bath to a temperature of about
  • the heating of the wire was heated to a temperature above the upper transition point of the wire material in such a manner that a plurality of wires were adjacent passed with low throughput rate through a designed as a tunnel furnace formed heating apparatus U then nd for cooling and one with a lead ⁇ melt filled tub were pulled through, which is then followed by a final cooling, in which the wires were cooled to handling temperature. Due to the slow heating rate, the wire to be heated has a long dwell time in the heating device, so that oxidation of the wire surface resulted in severe scaling which, apart from impairing the cooling process, required additional measures for descaling.
  • the invention is based on the object of creating a method of the type described at the outset which works overall more economically, requires less constructional effort and also offers an influence on the microstructure formation by the possibility of regulating the cooling rate.
  • the heating is carried out in at least two successive stages, that in the first stage the continuous wire is heated with a preferably high heating rate to a temperature which is at least half the value of the predetermined Final temperature, preferably 500 ° C, corresponds to the fact that in the second stage the heating to the final temperature takes place with a preferably lower heating rate and that the cooling rate in the weld pool is regulated by influencing the relative speed ' between' the wire passing through and the cooling melt.
  • the two-stage heating of the continuous wire with preferably different heating speeds has the advantage that, although the length of time the wire stays in the heating device can be shortened and thus the oxidation of the wire surface becomes negligibly small, the length of time required for the microstructure to be achieved in the temperature range above it of the upper transformation point of the wire material is nevertheless reached, so that it is ensured that the wire has a uniform austenitic structure over its entire cross-section when it exits the heating device.
  • the possible shortening of the dwell time of the wire in the heating device according to the method according to the invention permits an increase of approximately six times the previously possible throughput speeds.
  • the cooling can be carried out in a molten salt, which can preferably be pumped around in synchronism with the wire, so that there is none in the inlet area of the highly heated wire in the molten bath can form overheated zone, which on the one hand results in structural disadvantages for the wire passing through and on the other hand can lead to the decomposition of the salt with the formation of nitrous gases.
  • a molten salt which can preferably be pumped around in synchronism with the wire, so that there is none in the inlet area of the highly heated wire in the molten bath can form overheated zone, which on the one hand results in structural disadvantages for the wire passing through and on the other hand can lead to the decomposition of the salt with the formation of nitrous gases.
  • an advantageous embodiment of the erfindungsge ate method is provided that in the first heating ⁇ stu ⁇ fe of the continuous wire to a temperature of about 5 3/4 the intended final temperature, preferably about 650 ° C, is heated. This ensures that in the lower, metallurgically insignificant Temperaturbe ⁇ is supplied to rich, and that the remaining, for the microstructure 0 education crucial heating only in the second stage is carried out, wherein a definable "hold time" in the set by the time required for the heating heat quantity, the greater part Final temperature is possible.
  • the wire passing through is heated in the first stage electro-inductively.
  • the electro-inductive heating has the advantage of a very high heating rate in the first heating stage, so that the second heating stage can be carried out as before by flame heating, but also economically with resistance heating.
  • the electro-inductive heating in the first stage allows wires from 2 mm in diameter upwards to be treated using this method.
  • the relative speed between the wire passing through and the cooling melt is influenced by changing the flow rate and / or flow direction of the cooling melt with respect to the wire passing through.
  • a molten salt in particular a sodium nitrate melt, is used for the molten bath.
  • the invention further relates to a device for patenting wire in a pass with a heating device and a cooling device in the form of a " melting bath ", in particular for carrying out the method according to the invention.
  • the object of the invention here is to create a patenting device which has a small construction volume with a high throughput rate and is economical in operation.
  • the heating device is tubular, has at least two successive heating zones and that the first heating zone is designed as an induction furnace. Because the first heating zone is designed as an induction oven, the first heating zone has the possibility of a high heating speed, so that the wire can be heated to a temperature which is above half the value of the predetermined final temperature, for example above 600 ° C., in a short way. This allows both the overall length of the heating device as a whole and the throughput speed of the wire to be increased considerably. This also makes it economical to feed only a single wire through the heating device, which then has the consequence that the heating device can be made overall tubular, so that the second heating zone by a heated tube, for example made of ceramic , can be formed.
  • a heated tube for example made of ceramic
  • the heating can be done either by flame heating from the outside or from the inside or by an electrical resistance heating.
  • the tubular furnace can be very well insulated with internal heating by a flame or with electrical resistance heating, so that low heat losses occur.
  • Another advantage of the possible high throughput speed is that the oxidation of the wire surface that occurs is negligible.
  • a Flammbeloom 'nng from the outside or be a .elektrischen- resistance heating is a result of the tubular Ausbil ⁇ further dung given the possibility, through the réelle ⁇ the heater space, an inert gas,' beispiels- as nitrogen to conduct, so that as a result of the Oxidation of the wire surface can be counteracted even more. It is particularly advantageous that practically no decarburization of the wire material occurs.
  • the heating power is preferably designed such that the throughput index D " > 200.
  • the performance of the induction furnace of the first heating zone is designed such that approximately 3/4 of the predetermined end temperature, preferably more than 600 ° C., is reached before the wire is introduced into the cooling device.
  • the second heating zone is designed such that the predetermined end temperature for the wire is approximately constant over part of its length facing the wire outlet. In this way, a sufficient holding time is achieved despite the high throughput speed, so that the desired structure can be formed over the entire wire cross-section.
  • the cooling device is of tubular design. This has the advantage that apart from the area of the wire inlet and outlet, the cooling device has practically no free surface of the molten bath, with only a very small bath surface being present in the area of the wire inlet and outlet. This means that only very small ones are left
  • the tubular cooling device is connected to a preferably controllable pump circuit for the melt. This results in defined conditions for the flow through the cooling device, so that in connection with a controllable pump it is possible to specify a definable cooling curve for the cooling of the incoming wire, so that a further improvement in the homogeneity of the desired structure is possible here .
  • a tubular cooling device with only a single wire running through it in turn has a small cross-sectional volume, there are short dead times for the control of the pump circuit depending on the melting temperature, so that when combined with a temperature control of the heating device, a significant improvement in the overall ⁇ regulation and thus compliance with specified quality - standards for the patented wire is possible.
  • a salt melt for example sodium nitrate, can now also be used as the cooling melt.
  • the hydrochloric melt is in this case advantageously in synchronism with the wire through the rc * hrförmige cooling device hin ⁇ pumped, wherein overheating of the molten salt i m inlet area and thus adverse effects on the microstructure of the wire as well as the decomposition of the molten salt avoids the formation of nitrous gases .
  • the controllability of the pump circuit also makes it possible to match the "heat volume" to be dissipated to the diameter of the wire passing through by influencing the flow rate of the melt, even with a cooling curve predetermined by the microstructure.
  • the coupling of the cooling melt to a heat exchanger allows one Significant improvement in economy through heat recovery.
  • the wire 1 to be patented is drawn off from an unwinding device 2, mechanically descaled and passed through a heating device 3 which has a first heating zone 4 designed as an induction furnace and a flame-heated or electrically resistance-heated second heating zone 5.
  • the wire has a temperature of, for example, 850 ° C. at the outlet of the heating device 3.
  • the formed as an induction furnace first heating zone 4 is in this case designed so that the wire in the transition 7 in the second heating zone 5 already has a temperature of 650 ° C, so that in the second heating zone, only a thermal output is to be applied, ⁇ -the the wire to the specified final temperature of 850 ° C -: • - brings. _:
  • the cooling device 9 is in this case tubular and filled with a lead or molten salt as a cooling medium
  • Thedevor ⁇ direction 9; that is brought to its final temperature wire is regener7. ". provided with a pump circuit 10, in which a controllable circulation pump 11 and a heat exchanger 12 are arranged, in the illustrated embodiment the pump 11 is switched so that the cooling melt is passed through the cooling device 9 in synchronism with the wire the wire inlet 13 and the wire outlet 14 completely closed, so that only in these areas there is a small free surface of the weld pool, which in turn is connected to an exhauster and filter system 16 via corresponding pipelines.
  • the temperature control in the cooling device 9 is now set so that at the predetermined wire temperature of 850 ° C. at the outlet of the heating device, the wire exits the cooling device 9 at a temperature of 450 ° C. This cools the wire so far that the microstructure is stable. The wire is then cooled to "handling temperature" in a final cooling device 17. After the final cooling, the wire is then wound up by a winding device 19.
  • the heat exchanger 12 is designed as a steam or hot water generator. Due to the targeted temperature control in the area of the cooling device 9, an average amount of heat of 30 kcal / kg of wire is available here as usable waste heat, so that, for example, the hot baths required in other areas of wire production can be heated with generated hot steam. _ ⁇ -
  • the Cruge- in the final cooler 17 from the wire "bene Wäremenergy can be removed via heat exchangers and still used 'for example, for heating purposes.
  • the inlet area 20 of the heating device 3 is connected to a protective gas supply 21, so that the wire is guided in an inert furnace atmosphere during heating.

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Description

Bezeichnung: Verfahren zum Patentieren von Draht im
Durchlauf und Vorrichung zur Durchführung des Verfahrens
Beschreibung:
__ -Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Patentieren von Draht im Durchlauf, bei dem der durchlaufende Dr__'--L zunächst auf eine Temperatur oberhalb des oberen Um .;-.!- lungspunktes des Drahtmaterials erwärmt und dann im Dαrch- lauf in einem Schmelzbad auf eine Temperatur von etwa
400 bis 550°C gekühlt und anschließend in einer Schlußküh¬ lung auf Handhabungstemperatur abgekühlt wird.
Bei den bisher ausgeübten Durchlaufverfahren erfolgte die Erwärmung des Drahtes auf eine Temperatur oberhalb des oberen Umwandlungspunktes des Drahtmaterials in der Weise, daß mehrere Drähte nebeneinander mit geringer Durchlaufgeschwindigkeit durch eine als Tunnelofen ausge¬ bildete Erwärmungsvorrichtung hindurchgeführt wurden Und anschließend zur Abkühlung durch eine mit einer Blei¬ schmelze gefüllte Wanne hindurchgezogen wurden, der dann noch eine Schlußkühlung nachgeschaltet ist, in der die Drähte auf Handhabungstemperatur abgekühlt wurden. Bedingt durch die langsame Aufheizgeschwindigkeit ergibt sich für den zu erwärmenden Draht eine lange Verweilzeit in der Erwärmungsvorrichtung, so daß hier durch Oxidation sich eine starke Verzunderung der Drahtoberfläche ergab, die abgesehen von einer Beeinträchtigung des Abkühlungs¬ vorganges zusätzliche Maßnahmen zur Entzunderung erforderte. Um im Hinblick auf die geringe Aufheizungsgeschwindigkeit die Durchsatzleistung der Einrichtung zu erhöhen, wurden dementsprechend mehrere Drähte nebeneinander durch den Tunnelofen geführt. Die hierdurch bedingte Erhöhung des Bauvolumens für den Ofen hat wiederum große Wärmeverluste durch Abstrahlung und/oder erhebliche Kosten durch Isolie¬ rungsmaßnahmen zur Folge. Da entsprechend der Vielzahl der nebeneinander durchlaufenden Drähte auch die Blei- schmelze der Kühlvorrichtung eine große Oberfläche und entsprechend große Ein- und Austrittsguerschnitte für die Drähte aufweisen muß, müssen großvolumige Exhau' oran¬ lagen zum Abzug der anfallenden Bleidämpfe und entsprechend kostspielige Isolierungsmaßnahmen zur Aufrechterhaltung der Schmelzbadtemperatur vorgesehen werden. Ein weiterer -Nachteil der bekannten Verfahren liegt in der Randentkoh-" -- lung des Drahtmaterials, die in erheblichem Maße die Qualität des Drahtes beeinträchtigen kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, das insgesamt wirtschaftlicher arbeitet, einen*geringeren bautechnischen Aufwand erfordert und zudem durch die Möglichkeit einer Regelung der Abkühlgeschwindigkeit eine Beeinflussung der Gefügebildung bietet.
Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Erwärmung in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Stufen vorgenommen wird, daß in der ersten Stufe der durchlaufende Draht mit vorzugsweise hoher Aufheizgeschwindigkeit auf eine Temperatur erwärmt wird, die mindestens der Hälfte des Wertes der vorgegebenen Endtemperatur , vorzugsweise 500°C, entspricht, daß in der zweiten Stufe die Erwärmung auf die Endtemperatur mit vorzugsweise geringerer Aufheizgeschwindigkeit erfolgt und daß die Abkühlungsgeschwindigkeit im Schmelzbad durch Beeinflussung der Relativgeschwindigkeit' zwischen ' durchlaufendem Draht und Kühlschmelze geregelt wird. Die zweistufige Erwärmung des durchlaufenden Drahtes mit vorzugsweise unterschiedlichen Aufheizgeschwindigkeiten hat den Vorteil, daß zwar die Verweildauer des Drahtes in der Erwärmungsvorrichtung verkürzt werden kann und somit die Oxidation der Drahtoberfläche vernachlässigbar klein wird, andererseits die für die zu erzielende Gefüge¬ ausbildung erforderliche Verweildauer im Temperaturbereich oberhalb des oberen Umwandlungspunktes des Drahtmaterials gleichwohl erreicht wird, so daß sichergestellt ist, daß der Draht beim Austritt aus der Erwärmungsvorrichtung über seinen gesamten Querschnitt ein einheitliches austen- itisches Gefüge aufweist. Die nach dem erfindungsgemäßen - Verfahren mögliche Verkürzung der Verweildauer des Drahtes in der Erwärmungsvorrichtung erlaubt eine Steigerung etwa um das Sechsfache der bisher möglichen Durchlaufge¬ schwindigkeiten. Bei gegebener Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes ist nun die Regelung der Abkühlungsgeschwindig¬ keit im Schmelzbad nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch möglich, daß die Schmelze selbst strömt und hierbei durch entsprechende Steuerung der Strömung die Relativge¬ schwindigkeit zwischen dem mit konstanter Geschwindigkeit durchlaufenden Draht und der Kühlschmelze beeinflußt und damit die Abkühlungsgeschwindigkeit geregelt werden kann. Hierdurch ist es vor allem möglich, die Kühlung nach einer vorgegebenen Abkühlungskurve durchzuführen. Hierdurch ist es ferner möglich, daß auch beim Durchlauf- patentieren die Abkühlung in einer Salzschmelze durchge¬ führt werden kann, die vorzugsweise im Gleichlauf mit dem Draht umgepumpt werden kann, so daß sich im Einlaufbe- reich des hocherhitzten Drahtes im Schmelzbad keine überhitzte Zone ausbilden kann, die zum einem Gefügenachteile für den durchlaufenden Draht zur Folge hat und zum anderen zur Zersetzung des Salzes unter Bildung von nitrosen Gasen führen kann. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil wegen der hohen Durchlaufgeschwindigkeit anstelle einer Vielzahl von Drähten nebeneinander ein einzelner Draht, aber auch zwei Drähte nebeneinander im Durchlauf behandelt werden können, so daß wegen der geringen Querschnitte sowohl im Erwärmungsbereich wie auch im
10 Kühlbereich genau definierte Verhältnisse gegeben sind, gleichwohl noch eine wirtschaftliche Patentierung im Durchlauf möglich ist. Der weitere Vorteil der Möglichkeit einer wirtschaftlichen Patentierung nur eines einzelnen durchlaufenden Drahtes liegt dann darin, daß nur eine •*- Abwickel- und AufWickelanlage vorgehalten werden muß, die aber dann in ihrer Ausrüstung sehr hochwertig gehalten werden kann und z.B. mit einer Entzunderungseinrichtung und-einem Speicher versehen werden kann, was wiederum einen automatischen Spulenwechsel und damit einen praktisch 0 kontinuierlichen Durchlauf ermöglicht.
In" einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsge äßen Verfahrens ist vorgesehen, daß in der ersten Erwärmung^stu¬ fe der durchlaufende Draht auf eine Temperatur von etwa 5 3/4 der vorgesehenen Endtemperatur , vorzugsweise etwa 650°C, erwärmt wird. Hierdurch wird erreicht, daß von der für die Erwärmung erforderlichen Wärmemenge der größere Teil im unteren, metallurgisch unbedeutenden Temperaturbe¬ reich zugeführt wird und daß die restliche, für die Gefüge- 0 ausbildung entscheidende Erwärmung erst in der zweiten Stufe erfolgt, wobei eine definierbare "Haltezeit" bei der vorgegebenen Endtemperatur möglich ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der durchlaufende Draht in der ersten Stufe elektro-induktiv erwärmt wird. Die elektro-induktive Erwärmung hat den Vorteil einer sehr hohen Aufheizgeschwindigkeit in der ersten Erwärmungsstufe, so daß dann die zweite Erwärmungsstufe wie bisher durch eine Flammbeheizung,aber auch wirtschaftlich mit einer Widerstandsbeheizung durchgeführt werden kann. Die elektro-induktive Erwärmung in der ersten Stufe erlaubt es, daß nach diesem Verfahren Drähte ab 2 mm Durchmesser aufwärts behandelt werden können.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist ferner vorgesehen, daß die Beeinflussung der Relativgeschwindigkeit zwischen durchlaufendem Draht und Kühlschmelze durch Änderung der Fließgeschwindigkeit und/oder Fließrichtung der Kühl¬ schmelze in bezug auf den durchlaufenden Draht erfolgt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß für das Schmelzbad eine Salzschmelze, insbesondere eine Natriumnitrat-Schmelze verwendet wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zum Paten- tieren von Draht im Durchlauf mit einer ErwärmungsVorrich¬ tung und einer Kühlvorrichtung in Form eines"Schmelzbades,._ ' insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens.
Der Erfindung liegt hier die Aufgabe zugrunde, eine Paten¬ tiereinrichtung zu schaffen, die ein geringes Bauvolumen mit hoher Durchsatzleistung bei wirtschaftlicher Arbeits¬ weise aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Erwärmungsvorrichtung rohrförmig ausgebildet ist, wenigstens zwei aufeinanderfolgende Heizzonen aufweist und daß die erste Heizzone als Induktionsofen ausge¬ bildet ist. Dadurch, daß die erste Heizzone als Induktions- ofen ausgebildet ist, ergibt sich für die erste Heizzone die Möglichkeit einer hohen Auf eizgeschwindigkeit, so daß schon auf einem kurzen Weg der Draht auf eine Tempera¬ tur erwärmt werden kann, die über der Hälfte des Wertes der vorgegebenen Endtemperatur, beispielsweise über 600°C, liegt. Damit läßt sich sowohl die Bauläήge der Erwärmungs- Vorrichtung insgesamt als auch die Durchlaufgeschw.indigkeit des Drahtes erheblich erhöhen. Damit wird es auch wirt¬ schaftlich, nur einen einzelnen Draht durch die Erwärmungs¬ vorrichtung hindurch zuführen, was dann zur Folge hat, daß die Erwärmungsvorrichtung insgesamt rohrförmig ausge- bildet werden kann, so daß die zweite Heizzone durch ein beheiztes Rohr, beispielsweise aus Keramik, gebildet werden kann. Die Beheizung kann entweder durch eine Flammbeheizung von außen oder von innen erfolgen oder aber durch eine elektrische Widerstandbeheizung. Der rohrförmige Ofen kann bei Innenbeheizung durch eine Flamme oder bei elektrischer Widerstandsbeheizung sehr gut isoliert werden, so daß geringe Wärmeverluste auftreten. Ein weiterer Vorteil der möglichen hohen Durchlaufge¬ schwindigkeit liegt darin, daß die auftretende Oxidation der Drahtoberfläche vernachlässigbar klein ist. Bei einer Flammbeheiz'nng von außen oder be einer .elektrischen- Widerstandsbeheizung ist in Folge der rohrförmigen Ausbil¬ dung ferner noch die Möglichkeit gegeben, durch den Innen¬ raum der ErwärmungsVorrichtung ein Schutzgas, 'beispiels- weise Stickstoff zu leiten, so daß hierdurch der Oxida¬ tion der Drahtoberfläche noch mehr entgegengewirkt werden kann. Besonders vorteilhaft ist, daß praktisch keine Randentkohlung des Drahtmaterials eintritt.
in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Induktionsofen der ersten Heizzone in seiner Leistung so ausgelegt ist, daß bei hoher Aufheizgeschwindigkeit wenigstens die Hälfte der vorgegebenen Endtemperatur des Drahtes, vorzugsweise 500°C, vor Einführung in die Kühlvorrichtung erreicht wird, wobei die Heizleistung aller Stufen der Erwärmungs¬ vorrichtung zusammen so ausgelegt ist, daß sich eine Durchlaufkennzahl D = d» v>100 ergibt, wobei d den Durch¬ messer in mm und v die Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes in m/min ist. Bevorzugt ist die Heizleistung so ausgelegt, daß die Durchlaufkennzahl D ">200 beträgt.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß der Induktionsofen der ersten Heizzone in seiner Leistung so ausgelegt ist, daß etwa 3/4 der vorgegebenen Endtemperatur, vorzugsweise mehr als 600°C, vor Einführung des Drahtes in die Kühlvorrichtung erreicht wird..
In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die zweite Heizzone so ausgelegt ist, daß über einen Teil ihrer dem Drahtauslauf zugekehrten Länge die vorgege¬ bene Endtemperatur für den Draht in etwa konstant ist. Hierdurch wird trotz hoher Durchlaufgeschwindigkeit eine ausreichende Haltezeit erreicht, so daß sich die gewünschte GefügeUmbildung über den ganzen Drahtqüerschnitt ausbilden kann.
In Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere für" eine Einrichtung der vorstehenden Art und zur Durchführung " des erfindungsgemäßen Verfahrens vo'rgesehen, daß die Kühlvorrichtung rohrförmig ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, daß die Kühlvorrichtung bis auf den Bereich des Drahtein- und -auslaufes praktisch keine freie Oberflä¬ che des Schmelzbades aufweist, wobei im Bereich des Drahtein- und -auslaufes auch hier nur eine ganz kleine Badober- fläche vorhanden ist. Damit sind nur noch ganz kleine
Exhaustoren und nachgeschaltete Filteranlagen erforderlich, so daß sich auch hier sowohl der bauliche Aufwand verringert und damit die Wirtschaftlichkeit erhöht, zum anderen aber auch die Umweltbelastung auf ein Minimum reduziert werden kann. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß die rohrförmige Kühlvorrichtung mit einem vorzugsweise regelbaren Pumpenkreislauf für die Schmelze in Verbindung steht. Damit ergeben sich für die Durchströ- mung der Kühlvorrichtung definierte Verhältnisse, so daß es in Verbindung mit einer regelbaren Pumpe möglich ist, für die Abkühlung des einlaufenden Drahtes -eine definierbare Abkühlungskurve vorzugeben, so daß hier eine weitere Verbesserung der Homogenität des gewünschten Gefügeaufbaus möglich ist. Da eine rohrförmige Kühlvor¬ richtung mit nur einem einzigen durchlaufenden Draht wiederum ein geringes Querschnittsvolumen aufweist, ergeben sich für die Regelung des Pumpenkreislaufes in Abhängigkeit von der Schmelztemperatur geringe Totzeiten, so daß bei einer Kombination mit einer Temperaturegelung der Erwär¬ mungsvorrichtung eine erhebliche Verbesserung der Gesamt¬ regelung und damit die Einhaltung vorgegebener Qualitäts- - Standards für den patentierten Draht möglich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß anstelle von Blei nunmehr auch eine Sal-zschmelze, beispielsweise Natrium-^ .nitrat als Kühlschmelze verwendet werden -kann. Die Salz¬ schmelze wird hierbei zweckmäßigerweise im Gleichlauf mit dem Draht durch die rc*hrförmige Kühlvorrichtung hin¬ durchgepumpt, wobei eine Überhitzung der Salzschmelze im Einlaufbereich und damit nachteilige Einflüsse auf die Gefügeausbildung des Drahtes sowie die Zersetzung der Salzschmelze unter Bildung nitroser Gase vermieden wird. Durch die Regelbarkeit des Pumpenkreislaufes ist es ferner möglich, das abzuführende "Wärme olumen" selbst bei einer durch die Gefügebildung vorgegebenen Abkühlungs¬ kurve auf den Durchmesser des jeweils durchlaufenden Drahtes durch Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze abzustimmen.Die Koppelung der Kühlschmelze mit einem Wärmetauscher erlaubt eine erhebliche Verbesse- rung der Wirtschaftlichkeit durch Wärmerückgewinnung. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
Der zu patentierende Draht 1 wird von einer Abwickelein¬ richtung 2 abgezogen, mechanisch entzundert und durch eine Erwärmungsvorrichtung 3 hindurchgeführt, die eine als Induktionsofen ausgebildete erste Heizzone 4 und eine flammbeheizte oder elektrisch-widerstandsbeheizte zweite Heizzone 5 aufweist. Der Draht weist am Austritt der Erwärmungsvorrichtung 3 eine Temperatur von beispiels¬ weise 850°C auf. Die als Induktionsofen ausgebildete erste Heizzone 4 ist hierbei so ausgelegt, daß der Draht beim Übergang 7 in die zweite Heizzone 5 bereits eine Temperatur von 650°C aufweist, so daß in der zweiten Heizzone nur noch eine Wärmeleistung aufzubringen ist, ~-die den Draht auf die vorgegebene Endtemperatur von 850°C - : • - bringt. _:
Der auf seine Endtemperatur gebrachte Draht wird dann7 " ; 'ggf. nach Umlenkung über eine lose laufende Umlenkrolle 8 einer Kühlvorrichtung 9 zugeführt. Die Kühlvorrichtung 9 ist hierbei rohrförmig ausgebildet und mit einer Blei- oder Salzschmelze als Kühlmedium gefüllt. Die Kühlvor¬ richtung 9 ist mit einem Pumpenkreislauf 10 versehen, in dem eine regelbare Umwälzpumpe 11 und ein Wärmetauscher 12 angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 11 so geschaltet, daß die Kühlschmelze im Gleichlauf mit dem Draht durch die Kühlvorrichtung 9 hindurchgeführt wird. Die Kühlvorrichtung ist bis auf den Drahteinlauf 13 und den Drahtauslauf 14 vollständig geschlossen, so daß nur in diesen Bereichen eine kleine freie Oberfläche des Schmelzbades vorhanden ist, die ihrerseits über entsprechende Rohrleitungen mit einer Exhaustor- und Filteranläge 16 verbunden ist. Die Temperaturführung in der Kühlvorrichtung 9 ist nun so eingestellt, daß bei der vorgegebenen Drahttemperatur von 850°C am Austritt der Erwärmungsvorrichtung der Draht mit einer Temperatur von 450°C aus der Kühlvorrichtung 9 austritt. Damit ist der Draht soweit abgekühlt, daß die GefügeStruktur stabil ist. Anschließend wird der Draht noch in einer Schlußkühlvorrichtung 17 auf "Handhabungs¬ temperatur" abgekühlt. Hinter der Schlußkühlung wird der Draht dann von einer Wickelvorrichtung 19 aufgewickelt.
Der Wärmetauscher 12 ist als Dampf- oder Heißwassererzeuger ausgebildet. Aufgrund der gezielten Temperaturführung im Bereich der Kühlvorrichtung 9 steht hier durchschnitt¬ lich eine Wärmemenge von 30 kcal/kg Draht als verwertbare Abwärme zur Verfügung, so daß beispielsweise mit erzeugtem Heißdampf die in anderen Bereichen der DrahtherStellung benötigten Heißbäder beheizt werden können.5 - - - _~--
Auch die in der Schlußkühlvorrichtung 17 vom Draht abgege- " bene Wäremenergie kann über Wärmetauscher abgenommen und beispielsweise für Heizzwecke noch genutzt 'werden.
Der Einlauflfereich 20 der Erwärmungsvorrichtung 3 ist bei elektrischer Beheizung der zweiten Heizzone 5 an eine Schutzgasversorgung 21 angeschlossen, so daß der Draht während der Aufwärmung in einer inerten Ofen¬ atmosphäre geführt wird.

Claims

Ansprüche; _ - .-
1. Verfahren zum Patentieren von Draht im Durchlauf, bei dem der durchlaufende Draht ^ zunächst auf eine Tempera¬ tur" oberhalb des ümwandlungspunktes des Drahtmaterials erwärmt wird, dann im Durchlauf in einem Schmelzbad auf eine Temperatur von etwa 400 bis 550 °C gekühlt und anschlies¬ send in einer Schlußkühlung auf Handhabungstemperatur abgekühlt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Erwärmung in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Stufen vorgenommen wird und daß in der ersten Stufe der durchlaufende Draht vorzugsweise mit hoher Auf h izgeschwin¬ digkeit auf eine Temperatur erwärmt wird, die mindestens der Hälfte des Wertes der vorgegebenen Erwärmungs temper atur , vorzugsweise mindestens 500°C, entspricht, daß in der zweiten Stufe die Erwärmung auf die vorgegebene Erwärmungs¬ endtemperatur mit vorzugsweise geringerer Auf heizgeschwindig¬ keit erfolgt und daß die Abkühlungsgeschwindigkeit im Schmelzbad durch Beeinflussung der Relativgeschwindigkeit zwischen durchlaufendem Draht und Kühlschmelze geregelt wird. 1 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Erwärmungsstufe der durchlaufende Draht auf eine Temperatur von etwa 3/4 der vorgesehenen Erwär¬ mungsendtemperatur, vorzugsweise etwa 650°C, erwärmt wird.
5
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlaufende Draht in der ersten Stufe elektro- induktiv erwärmt wird.
10 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung der Relativge¬ schwindigkeit zwischen durchlaufendem Draht und Kühl¬ schmelze durch Änderung der Fließgeschwindigkeit und/oder Fließrichtung der Kühlschmelze in bezug auf den durchlau-
15 fenden Draht erfolgt.
5. Verfahren insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß.für das Schmelzbad eine Salzschmelze, ins¬ besondere geschmolzenes- Natriumnitrat verwendet wird.
20 -:
6. Einrichtung zum Patentieren von Draht" im Durchlauf mit einer Erwärmungsvorrichtung und einer Kühlvorrichtung in Form eines Schmelzbades, insbesondere zur Durchführung
/ des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 , dadurch ge-
25 kennzeichnet, daß die Erwärmungsvorrichtung (3) rohrförmig ausgebildet ist und wenigstens zwei aufeinanderfolgende Heizzonen (4, 5) aufweist und daß die erste Heizzone (4) als Induktionsofen ausgebildet ist.
30 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsofen der ersten Heizzone (4) in seiner Leistung so ausgelegt ist, daß bei hoher Aufheizgeschwin¬ digkeit wenigstens die Hälfte der vorgegebenen Erwärmungs¬ endtemperatur, vorzugsweise 500°C, des Drahtes (1) vor
35 Einführung in die Kühlvorrichtung (9) erreicht wird und daß die Heizleistung aller Stufen (4, 5) der Erwärmungsvor- .richtung (3) zusammen so ausgelegt ist, daß sich eine Durchlaufkennzahl D = d » ^lOO ergibt, wobei d den Durch¬ messer in mm und v die Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes in m/min ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufkennzahl D » 200 beträgt.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsofen der ersten Heizzone (4) in seiner Leistung so ausgelegt ist, daß etwa 3/4 der vorgegebenen Erwärmungsendtemperatur, vorzugsweise 600 °C, vor Einführung des Drahtes (1) in die Kühlvorrich¬ tung (9) erreicht wird.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizzone (5) so ausgelegt ist, daß über einen Teil ihrer dem Drahtauslauf (6) zuge¬ kehrten Läng~e^ die vorgegebene Erwärmungsend.temperatur für den Draht (1) in etwa konstant ist.
11. Einrichtung_ nach einem der Ansprüche 6 bis .-9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, rohrförmig ausgebildete Heizzone (5) mit einer elektrischen Widerstandsheizung versehen ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmig ausgebildete Erwärmungsvorrichtung (3) im Einlaufbereich (20) des Drahtes (1) mit einer Schutz¬ gasversorgung (21) für das Rohrinnere in Verbindung steht.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite rohrförmig ausgebildete Heizzone (5) flammenbeheizt ist.
14. Einrichtung zum Patentieren von Draht im Durchlauf mit einer Erwärmungsvorrichtung und einer Kühlvorrichtung in Form eines Schmelzbades, insbesondere Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (9) rohrförmig ausgebildet ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Kühlvorrichtung (9) mit einem vorzugs- weise regelbaren Pumpenkreislauf (10) für die Schmelze in Verbindung steht.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß; der Pumpenkreislauf (10) mit einem Wärmetauscher (12) zur Erzeugung von Dampf und/oder Heißwasser verbunden ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da¬ durch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung einer Salz- schmelze als Schmelzbad die Schmelze im Gleichlauf mit dem durchlaufenden Draht (1 ) durch die Kühlvorrichtung (9) gepumpt wird.
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