WO1988003959A1 - Process and device for the partial heat treatment and drawing of steel wire rod products and application of said process - Google Patents

Process and device for the partial heat treatment and drawing of steel wire rod products and application of said process Download PDF

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WO1988003959A1
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Samuel Balzli
Werner Syfrig
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Von Moos Stahl Ag
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    • 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
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
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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
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    • B21C47/14—Winding-up or coiling by means of a moving guide by means of a rotating guide, e.g. laying the material around a stationary reel or drum
    • B21C47/143—Winding-up or coiling by means of a moving guide by means of a rotating guide, e.g. laying the material around a stationary reel or drum the guide being a tube
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    • B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/26—Special arrangements with regard to simultaneous or subsequent treatment of the material

Definitions

  • the present invention relates to the partial coating of wire rod products made of steel. It is known in the manufacture of bars to quench directly from the rolling heat and thus to partially temper the steel. In the case of finite lengths of the rods, they are moved axially after being cut to length and are treated with a cooling medium. This process has become established and has proven itself several times.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a winding layer with subsequent quenching chamber, which is shown partly in section,
  • Fig. 3 is a sectional view of a quenching chamber in another embodiment
  • FIG. 4 shows a sectional view of a winding layer with an integrated quenching chamber.
  • A represents the carrier for the swivel arm B of a winding layer 1.
  • the quenching chamber 2 follows this winding layer 1 is the quenching chamber 2 and finally the wire reel 6.
  • This reel can also be replaced by a running belt. While the winding layer 1 and wire reel 6 are known elements of wire production, as shown, for example, by CH-A-405 040, the quenching chamber 2 is new, both as such and in the embodiment. - 4th
  • the winding layer 1 puts wire loops S out of the hot wire WD. While the turns are shown far apart, they can actually be close to each other in such a way that a long zone of the wire rod can be cooled with a short cooling section, as the following example shows:
  • a length of 40 cm for the reticle chamber 2 is sufficient in this case.
  • the quenching chamber 2 can be formed according to FIG. 2 by having helically arranged grooves 21 in the inner wall 20 of the tubular quenching chamber 2, in which the wire helix is guided.
  • the grooves 21 are connected at least to a number of openings 22, 23 with an annular chamber 24 which is fed from the outside with a cooling medium.
  • an inner guide part 35 is also present on an outer guide wall 30. Similar to the inner wall 20 in FIG. 2, the outer guide wall 30 can be formed with grooves 21 and openings 22, 23 to form an annular chamber 24 (not shown), or the grooves could be formed as simple grooves because they are not the only ones Take control of the wire helix.
  • the inner guide part 35 comprises a cylindrical hub part 36 with helically arranged support elements 37 which form an at least approximately closed contact surface for the wire helix.
  • the cooling medium for example a gas-water mixture, can be injected through the outer guide wall 30 or can be fed directly into the annular space 39 between the outer guide wall 30 and the inner guide wall 37 and the inner guide part 35.
  • wire rod can be produced with the following properties for special applications:
  • a winding layer 40 with an integrated quenching chamber 41 is shown in section in FIG. 4.
  • a rotor 43 with a laying tube 45 is rotatably mounted on the shield 42a of an outer housing 42.
  • the coolant KM is introduced radially into the shield 42a and fed to the nozzle chamber 48 in an inner housing 46 via a circumferential pair of grooves 44 in the shield 42a and in the rotor 43 via a coolant line 49.

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Description

- 1
Verfahren und Vorrichtung zur partiellen Vergütung von Walzdrahtprodukten aus Stahl und Anwendung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft die partielle Vergütung von Walz¬ drahtprodukten aus Stahl. Es ist bei der Herstellung von Stäben bekannt, aus der Walzhitze direkt abzuschrecken und damit den Stahl partiell zu vergüten. Bei endlichen Längen der Stäbe werden diese nach dem Ablängen axial bewegt und werden da¬ bei mit einem Kühlmedium behandelt. Dieses Verfahren hat sich durchgesetzt und mehrfach bewährt.
Bei der Vergütung von Walzdraht lässt sich dieses Verfah¬ ren nicht ohne grosse Schwierigkeiten anwenden, weil bei üblicher Walzgeschwindigkeit und einer erforderlichen Kühlzeit von 05 bis 1 s die Kühlstrecke bis 120 m lang werden kann. Eine solcherart lange Kühlstrecke ist stör¬ anfällig und vom Walzprodukt wird eine Anfangslänge und eine Endlänge nicht gekühlt, was zu erheblicher Abfall¬ quote führt. Auch wenn diese Nachteile noch in Kauf genommen wurden, er¬ gaben sichauchwieder durch die grossen Längen bedingt wei¬ tere Schwierigkeiten, indem die Drähte unmittelbar im An- schluss an die Kühlung, also mit gehärterter Oberfläche, durch Windungsleger zu Drahtwindungen geformt werden müs¬ sen. Demzufolge muss der Windungsleger gegen einen hohen Widerstand arbeiten und muss deshalb mit starken Motoren ausgerüstet sein. Anderseits wirkt die gehärtete Oberfläche wie eine Feile und verschleisst die erforderlichen Vorrich¬ tungsteile in kurzer Zeit. Schliesslich wirken sich die durch die Kühlung und nachfolgendes Biegen erzeugten inne¬ ren Spannungen ungünstig auf das gleichmässige Verlegen des Drahtes aus, was bei einer nachfolgenden Verarbeitung zu Schwierigkeiten und Störungen des Betriebes führen kann.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit der die genannten Nachteile behoben und Walz¬ drahtprodukte ebenso leicht zu vergüten und eine den Stäben vergleichbare Qualität zu erzielen sind.
Erfindungsgemäss wird dies mit einem Verfahren gemäss Pa¬ tentanspruch 1 und einer Vorrichtung gemäss Patentanspruch 5 erreicht. Besonders vorteilhaft lässt sich das Verfahren bei der Herstellung von Vergütungsstahl mit glatter Ober- - 3 -
fläche, bei Bewehrungsstahl und Spannstahl mit gerippter Oberfläche, sowie bei verschleissfestem Werkstoff anwenden, gemäss den Patentansprüchen 8 bis 10.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung bei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Windungslegers mit nachfolgender Abschreckkammer, die zum Teil geschnitten dargestellt ist,
Fig. 2 eine Ausschnittsvergrösserung der Stelle II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Abschreckkammer in einer anderen Ausführungsform, und
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Windungslegers mit integrier¬ ter Abschreckkammer.
In Fig. 1 stellt A den Träger für den Schwenkarm B eines Windungslegers 1 dar. Anschliessend an diesen Windungsleger 1 folgt die Abschreckkammer 2 und schliesslich der Draht¬ haspel 6. Dieser Haspel kann auch durch ein laufendes Band ersetzt werden. Während Windungsleger 1 und Drahthaspel 6 bekannte Elemente der Drahtherstellung sind, wie beispiels¬ weise die CH-A-405 040 zeigt, ist die Abschreckkammer 2 neu und zwar sowohl als solche wie auch in der Ausführungsform. - 4
Wie Fig. 1 deutlich zeigt, legt der Windungsleger 1 Draht¬ schleifen S aus dem walzheissen Draht WD. Während die Windungen weit auseinanderliegend dargestellt sind, kön¬ nen sie in Wirklichkeit nahe beieinander liegen, derart, dass mit einer kurzen Kühlstrecke eine lange Zone des Walzdrahtes gekühlt werden kann, wie folgendes Beispiel zeigt:
Drahtdurchmesser 10 mm
Kühlzeit 0,5 s
Walzgeschwindigkeit 60 m/s Abstand zwischen den
Windungen 5 cm
Eine Länge von 40 cm für die Absehreckkammer 2 genügt in diesem Fall.
Die Ausbildung der Abschreckkammer 2 kann gemäss Fig. 2 sein, indem in der Innenwand 20 der rohrförmigen Abschreck¬ kammer 2 schraubenförmig angelegte Nuten 21 vorhanden sind, in denen die Drahtwendel geführt sind. Die Nuten 21 sind mindestens mit einer Reihe von Oeffnungen 22, 23 mit einer Ringkammer 24 verbunden die von aussen mit einem Kühlmedium gespeist ist.
In einer andern Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist ausser einer äusseren Führungswand 30 noch ein innerer Führungs¬ teil 35 vorhanden. Die äussere Führungswand 30 kann ähn¬ lich wie die Innenwand 20 in Fig. 2 mit Nuten 21 und Oeff¬ nungen 22, 23 zu einer nicht dargestellten Ringkammer 24 ausgebildet sein, oder die Nuten könnten als einfache Rillen ausgebildet sein, weil nicht sie allein die Füh¬ rung der Drahtwendel übernehmen.myssen. Der innere Führungs¬ teil 35 umfasst einen zylindrischen Nabenteil 36 mit wendel¬ artig angeordneten Stützelementen 37, die eine wenigstens angenähert geschlossene Auflagefläche für die Drahtwendel bilden.
Das Kühlmedium, beispielsweise ein Gas-Wasser-Gemisch kann durch die äussere Führungswand 30 eingespritzt werden oder in den Ringraum 39 zwischen äusserer Führungswand 30 und innerem Führungswand 37 und innerem Führungsteil 35 direkt zugeführt werden.
Je nach Intensität der Kühlung oder je nach Wahl des Grund¬ werkstoffes kann Walzdraht mit folgenden Eigenschaften für besondere Anwendungsfälle erzeugt werden:
Betonstähle mit 400 - 600 N/mm2 Streckgrenze, Vergütungs¬ stähle mit 600 - 900 N/mm2 Streckgrenze, Sonderstähle und verschleissfeste Stähle mit über 900 N/mm2 Streckgrenze. - 6 -
Diese hohen Qualitäten können nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit den üblichen Walzgeschwindigkeiten, also ohne Reduktion der Walzleistung, erzeugt werden. Der Win¬ dungsleger ist normalemVerschleiss ausgesetzt, da diebeipartiell vergütetem Stahl bekannten Verschieisskräfte durch die nachfolgende Kühlung nicht entstehen. Die Spannungen im gehaspelten Draht sind gleichförmig, da die Kühlung in kreisförmig geformtem Draht erfolgt und nicht der gehärtete Stahl einer Verlegeoperation unterzogen wird. Die Verluste am Anfang und am Ende des Drahtes sind praktisch Null, weil die Kühlung kontinuierlich im Dauerbetrieb erfolgt.
Ein Windungsleger 40 mit integrierter Abschreckkammer 41 ist in Fig. 4 im Schnitt dargestellt» Am Schild 42a eines Aussen- gehäuses 42. ist ein Rotor 43 mit Legerohr 45 drehbar gela¬ gert. Das Kühlmittel KM wird radial in den Schild 42a ein¬ geführt und über ein umlaufendes Nutenpaar 44 im Schild 42a und im Rotor 43 über eine Kühlmittelleitung 49 der Düsenkam¬ mer 48 in einem Innengehäuse 46 zugeführt.
Am Aussengehäuse 47 der Abschreckkammer 41 befindet sich ebenfalls eine Düsenkammer 50, der das Kühlmittel KM direkt zugeführt ist.
In Versuchen hat sich gezeigt, dass mit dieser relativ ein¬ fachen Anordnung die Erwartungen erfüllt wurden.

Claims

H87/00154- 7 -P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur partiellen Vergütung von Walzdrahtpro¬ dukten aus Stahl aus der Walzhitze durch Abschrecken mit einem Kühlmedium, dadurch gekennzeichnet, dass der warme Draht im Anschluss an den letzten Walzstich einem Windungsleger (1) zugeführt und erst nach der Formung von Drahtwindungen (5) abgeschreckt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Kühlmedium bei der wärmsten Drahtwindung zugeführt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium von der wärmsten Draht¬ windung aus über mehrere Drahtwindungen hinweg mit dem Draht in Berührung kommt.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium ein Gas- Wasser-Gemisch dient.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine rohrartige Ab¬ schreckkammer(2) mit Führungselementen (21, 30, 35) für die Führung des Drahtes (WD) in einer Schraubenbewegung, ferner durch Zuführungen (22, 23) zu wenigstens einigen Schraubengängen der Führungselemente (21) zur Zufuhr des Kühlmediums (KM) .
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass als äussere Führungselernente Nuten (21) in der rohrartigen Wand (20) der Abschreckkammer (2) vor¬ handen sind, und dass das Kühlmedium (KM) aus einer Ring- kammer (24) den Nuten (21) wenigstens an einer Nutengrund¬ kante zuführbar ist.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, gekennzeich¬ net durch einen Kern (35) innerhalb der Abschreckkammer (2) mit Stützelementen (37) zur Unterstützung des Drahtes (WD) von der Innenseite her.
8. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 bei einem Vergütungsstahl mit glatter Oberfläche.
9. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, bei einem Bewehrungsstahl und Spannbetonstahl mit geripp¬ ter Oberfläche.
10. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, bei einem verschleissfesten Werkstoff.
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