DE1433711C - Vorrichtung und Verfahren zum Durchlauf patentieren von langgestrecktem Metallgut - Google Patents

Description

³ ' . ■ ⁴

dium gegen die Durchlaufrichtung des langgestreckt schreckbades für einen Zeitraum von etwa 8Sekun-

ten Metallgutes durchströmt wird. den gehalten. Dann wird die Stange von dieser Tem-

Die erfindungsgemäße Anordnung von zwei Flüs- peratur durch das Abschreckbad 15 endgültig abge-

sigkeitskreisläufen, von denen jeder ein Vorwärmbad schreckt.

mit einem zugehörigen Abschreckbad verbindet, 5 Ein besonders geeignetes, in den Bädern 12 und

bringt einen zusätzlichen und überraschenden Vorteil 14 verwendbares flüssiges Metall ist Blei. Das Blei

mit sich. Man kann nämlich die Temperaturen in den wird zwischen diesen beiden Bädern unter Verwen-

einander zugeordneten Bädern ganz besonders ein- dung eines Flüssigkeitskreislaufes 16 und mit Hilfe

fach regeln, und zwar indem man die Strömungsge- einer elektromagnetischen oder mechanischen Pumpe

schwindigkeiten der metallischen, wärmeübertragen- io 17 umgewälzt. Ferner erfolgt die Umwälzung des

den Medien verändert. Hierzu ist es lediglich erfor- Bleies derart, daß es durch die Bäder im Gegenstrom

derlich, die in den einzelnen Flüssigkeitskreisläufen zur Durchlaufrichtung der Stangen! Bäder od. dgl.

vorgesehenen Pumpen entsprechend zu steuern. Ge- fließt, wie es durch Pfeile angedeutet ist.

genüber dem Stande der Technik kann dabei auf eine '.■ Ein solcher Kreislauf weist einen hohen thermi-

zusätzliche Erwärmung der Medien, eine Verwen- 15 sehen Wirkungsgrad auf, und nach der anfänglichen

dung von Wärmetauschern oder eine Veränderung Verflüssigung des Bleis unterhält sich der Kreislauf

der Durchlaufgeschwindigkeit des Metallgutes ver- durch den Wärmeeingang von der den Schwebebett-

zichtet werden. - .:. - - ..-..-..■'■. ofen 13 verlassenden Stange thermisch von selbst. Die

Die gute Temperatursteuerbarkeit der erfindungs- Temperaturgradienten in den Bädern 12 und 14 sind

gemäßen Vorrichtung läßt die Einstellung hoher Ab- 20 von der Pumpgeschwindigkeit abhängig. Diese läßt

schreck- und Erwärmungsgeschwindigkeiten zu. Dies sich leicht für gewünschte Gradienten und somit für

ermöglicht nicht nur die zufriedenstellende Behänd- die gewünschte Anfangsabschrecktemperatur im Ab-

lung, von langgestrecktem Metallgut mit großem schreckbad 14 einstellen. . ;

Querschnitt, sondern führt auch dazu, daß bei klei- Es hat sich gezeigt, daß der Leitungsverbrauch·-

nen Gesamtabmessungen der Vorrichtung ein hoher 25 des Schwebebettofens mit der Abnahme der Pumpge-

Produktionsausstoß erzielt werden kann. schwindigkeit abnimmt, da ja dabei die Temperatur

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum des vom Abschreckbad 14 zum Vorwärmbad 12 flie-

Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung, welches ßenden Bleis erhöht wird. Dies bedeutet, daß von der

■dadurch gekennzeichnet ist, daß das in Durchlauf- Stange auf das Blei im Abschreckbad 14 bei geringer

richtung erste Vorwärmbad und das letzte Ab- 30 Pumpgeschwindigkeit mehr Wärme übertragen wird

schreckbad eine Blei-Wismut-Legierung enthalten, und daß deshalb die Stange im Vorwärmbad 12 auf

während das zweite Vorwärmbad und das erste Ab- eine höhere Temperatur vorgewärmt wird. Dies muß

schreckbad mit Blei beschickt werden. jedoch gegen das Bestreben, eine rasche Anfangsab-

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug- schreckung, der Stange von der Austenitisierungstem-

nahme auf die Zeichnung an Hand von Ausführungs- 35 peratur im Abschreckbad 14 zu erzielen, abgeglichen

beispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in " werden, wobei die Abschreckgeschwindigkeit und

Fig. 1· eine schematische Darstellung einer Vor- Amplitude mit der Geschwindigkeit der Bleiumwäl-

richtung nach der Erfindung, zung wächst. In der Praxis läßt sich ein optimaler

F i g. 2 eine Abänderung der Vorrichtung nach stetiger Zustand, bei der der Leistungsverbrauch ge-

F i g. 1, ■ ■ 40 genüber üblichen Anlagen beträchtlich verbessert ist,

Fig.3 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. I in finden, wobei gleichzeitig die Abschreckgeschwindig-

Einzeldarstellung, keit so rasch ist, daß die gewünschten metallurgi-

Fi g. 4 eine Ausführungsform eines Abschreckba- sehen Eigenschaften wenigstens im gleichen Ausmaß

des, wie es sich für eine mehrsträngige Blei-Här- wie bei üblichen Anlagen erreicht werden. Im Falle

tungsanlage gemäß der Erfindung eignet. . von besonders große Abmessungen aufweisendem

Die in F i g. 1 wiedergegebene Vorrichtung ent- Material werden die gewünschten Eigenschaften bis

hält in Durchlaufrichtung des Metallgutes ein erstes, zu einem beträchtlichen größerem Ausmaß mit we-

mit flüssigem Metall beschicktes Vorwärmbad 11, sentlich geringerem Leistungsbedarf als früher er-

ein zweites, mit flüssigem Metall beschicktes Vor- zielt.

wärmbad 12, einen auf hoher Temperatur befindli- ₅₀ Für das erste Vorwärmbad 11 und das letzte Ab-

chen Schwebebettofen 13, ein mit flüssigem Metall schreckbad 15 verwendet man als geeignetes flüssiges

beschicktes Abschreckbad 14 und ein zweites, mit Metall zweckmäßigerweise eine Blei-Wismut-Legie-

flüssigem Metall beschicktes Abschreckbad 15. Das rung, und zwar vorzugsweise im wesentlichen das

Metallgut, nämlich eine hochgekohlte Stählstange, Blei-Wismut-Eutektikum. Blei allen eignet sich für

wird zuerst auf eine Temperatur von 200° C wäh- 55 diese Bäder nicht so gut, weil sein Schmelzpunkt rend des Durchganges durch das Vorwärmbad 11 er- .oberhalb der für diese Bäder erforderlichen Tem-

hitzt. Dann wird durch das Vorwärmbad 12 die peraturen liegt.

Temperatur auf etwa 500 bis 7OO⁰ C oder darüber Die Bäder 11 und 15 sind durch einen Flüssiggesteigert. Beim Durchgang durch den Schwebebett- keitskreislauf 18 unter Einschaltung einer elektroofen 13 erfolgt eine Temperatursteigerung des Stan- 60 magnetischen oder mechanischen Pumpe 19 in gleigenmaterials auf 800° bis 1100° C, so daß das Mate- eher Weise wie die Bäder 12 und 14 miteinander verrial im wesentlichen austenitisch wird. Anschließend bunden, so daß ein Gegenstrom-System entsteht, welwird die Stange rasch im Abschreckbad 14 auf eine ches dem Wärmekreislauf den entsprechend hohen Temperatur unterhalb der unteren kritischen Tempe- Wirkungsgrad gibt und die unbedingte Forderung ratur und oberhalb der marsenitischen Anfangstem- 65 noch einen Wärmeeingang in das Verfahren zusätzperatur abgeschreckt. Diese Temperatur liegt im Be- Hch zu dem, der von der das Abschreckbad 14 verreich zwischen 400° und 600° C. Auf dieser Tempe- lassenden Stange geliefert wird, entfallen läßt,
ratur wird das Material beim Durchgang dieses Ab- Es hat sich ferner herausgestellt, daß der Wärme-

5 6

übergang zu und von der Stange oder dem Draht befindet sich vorzugsweise eine Schutzatmosphäre,

beim Bleihärten beträchtlich durch Zunder beein- die durch eine nicht gezeichnete Haube od. dgl. ge-

trächtigt wird. Deshalb kann die Stange od. dgl. un- halten wird. Eine solche Schutzatmosphäre ist jedoch

mittelbar vor ihren Eintritt in die Anlage entzundert nicht wesentlich. Eine elektromagnetische oder me-

werden. Um die Stange od. dgl. sauber und das flüs- S chanische Pumpe 35 wälzt im Zusammenwirken mit

sige Metall im wesentlichen frei von Unreinheiten zu einer Leitung 36 und Düsen 37 das flüssige Blei im

halten, wird innerhalb einer Haube 20 eine Schutzat- Gegenstrom zur Bewegung der Stange um, die durch

mosphäre aufrechterhalten, und aus diesem Grunde Pfeile angedeutet ist Die Pumpe 35 und ein Rohr 36

tritt die Stange od. dgl. in die Vorrichtung nach können sich innerhalb des Bades, wie aus der Zeich-

Fig. !über die aus flüssigem Metall bestehenden io nung ersichtlich, oder außerhalb des Bades befinden.

Gasdichtungen 21 ein bzw. aus ihr aus. Für den mehrsträngigen Betrieb werden Prallplat-

Bei einer abgeänderten Ausführungsform der ten 38 zur Trennung der Bahnen der einzelnen Vorrichtung nach Fig. 1 findet eine getrennte Halte- Stränge eingesetzt, wie man aus der Draufsicht im zone 22 zwischen den Abschreckbädern 14 und 15 Teil b der F i g. 4 erkennt. Dabei ragt jeweils eine Verwendung, wie man aus Fig. 2 erkennt. Die Hai- 15 Düse 37 in jede derart gebildete Einzelbahn hinein,
tezone kann von beliebiger Ausbildung sein und Man kann zusätzliche Kühlvorrichtungen, beidient dazu, die Stange od. dgl. auf richtiger Tempera- spielsweise ein Rohr 39, durch das ein geeignetes tür und für so lange Zeit zu halten, daß sich eine ge- Kühlmittel umgewälzt wird, verwenden und erreicht wünschte Bildung von feinem Austenit ergibt. Man somit die Aufrechterhaltung einer gewünschten Temführt die Stange od. dgl. über ein hin- und herge- 20 peratur an dieser Stelle des Bades. Gegebenenfalls hende oder anders gestaltete Bahn in einer Zone mit oder zusätzlich kann man auch ein Kühlrohr mit gesteuerter Temperatur oder verwendet ein aus flüs- durchströmendem Kühlmedium verwenden, das auch , sigem Metall bestehendes Bad, das besonders hin- durch Vorheizvorrichtungen hindurchströmt, wie sie ( sichtlich der Temperatur geregelt wird. Eine solche beispielsweise bei der Ausführungsform nach Fig. 1 getrennte Haltezone ist besonders in den Fällen vor- 25 vorgesehen sind.

zuziehen, wo ein vorteilhafter Temperaturgradient im Die Vorteile der vorliegenden Erfindung, insbe-

Abschreckbad 14 lediglich unter Verlust einer geeig- sondere im Hinblick auf hochgekohlte Stangen oder

neten Temperaturhaltung in diesem Bade für die Drähte sind folgende:

feine Austenitbildung erhalten werden kann. Im Vergleich zu den bestehenden Patentierungs-

F i g. 3 zeigt im einzelnen eine bevorzugte Aus- 30 vorrichtungen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung

führungsform eines Schwebebettofens für die vor- hinsichtlich Leistungs- und Platzbedarf beträchtlich

richtung nach Fig. 1. Dieser Schwebebettofen ist ein wirtschaftlicher. Beispielsweise besitzt eine acht-

Umwälzschwebebettofen mit einem Gebläse 23 zur strängige Anlage gemäß der Erfindung zur Behand-

Umwälzung der inerten Schwebebettatmophäre un- lung von 5 SWG-Stabmaterial mit einer Menge von

terhalb einer gelochten keramischen Verteilerplatte 35 einer Tonne pro Stunde eine Gesamtlänge von 21 bis

24. Die Wandungen dieser Anordnung bestehen aus 30 m und einen Leistungsbedarf von 100 bis 130

einem Ziegelmaterial, das auch bei hohen Tempera- kWh. Im Vergleich zu 54 bis 66 m und 180 bis

türen in der Größenordnung von 1100⁰C wider- 220 kWh für eine äquivalente bekannte Anlage,

standsfähig ist, so daß die Stange od. dgl. auf die Gleichzeitig besitzt das behandelte Material we-

Austenitisierungstemperatur von 1000° C erwärmt 40 nigstens äquivalente Eigenschaften wie ein Material,

werden kann. Der vergrößerte Querschnitt der Ofen- das in einer der bisher bekannten Vorrichtungen her-

konstraktion oberhalb des Bettspiegels dient zur Ver- gestellt ist. Die Verwendung eines Schwebebettofens

ringerung der Austrittsgeschwindigkeit des Schwebe- für die Austenitisierung ermöglicht ein ausreichendes

bettgases und zur Verminderung der Anzahl der vom Komwachstum zur Erzeugung einer gewünschten ( >.

Gas getragenen Teilchen, die durch das Gebläse und 45 Korngröße, und die Verwendung des Wärmeaustau-

die Verteilerplatte ausgetragen werden können. sches mit Hilfe flüssiger Metalle für die rasche Ab-

Beim Betrieb verläßt die Stange die Vorrichtung schreckung begünstigt die Bildung feinen unlöslichen mit einer Temperatur in der Größenordnung von Austenits durch das anschließende Halten auf der 250° bis 300° C, wobei diese Wärme dazu dienen Umwandlungstemperatur. Somit liefert die Behandkann, die Stange oder den Draht vor dem endgülti- 5° lung gemäß der Erfindung ein .sehr feines Austenitgegen Aufwickeln mit Borax zu überziehen und selbst füge mit genau geregelter Korngröße und im wesentzu trocknen. _; ■·..■·..··. „ liehen minimalem Anteil an freiem Ferrit.

Beim mehrsträngigen Betrieb weist das Ab- Zwar ist die Erwärmung auf die Austenitisie-

schreckbad vorzugsweise für jeden Strang eine im rungstemperatur mit Hilfe eines Schwebebettes nicht

wesentlichen selbständige Gegenstromflüssigkeits- 55 so rasch möglich wie mit anderen Aufheizverfahren,

bahn auf. Man erreicht dies durch die Verwendung jedoch ergibt sich eine sehr gleichmäßige Erwär-

geeignet angeordneter Prallglieder im Abschreckbad mung, so daß man ohne Schwierigkeiten zu einer

zur Herstellung einer Flüssigkeitsströmung längs ge- mehrsträngigen Behandlung übergehen kann, wobei

eigneter Strangbahnen. die etwas geringere Aufwänntemperatur sogar bevor-

Fig.4 zeigt ein Beispiel für eine solche Anord- 60 zugtist.

nung und setzt sich zusammen aus einem Längs- Schließlich erhält man verbesserte metallurgische

schnitt im Teil α und einer Draufsicht im Teil b. Eigenschaften durch Anwendung der vorliegenden

Der Teil α der Fig. 4 zeigt einen aus einem Ofen Erfindung für den Fall von Materialien mit größeren

31 kommenden Metalldraht 30 od. dgl., welcher über Abmessungen im Vergleich zu den bisher erzielbaren

Walzen 32 durch ein flüssiges Blei 34 enthaltendes 65 Eigenschaften und zusätzliche Einsparungen hin-

Abschreckbad 33 geführt ist. Oberhalb dieses Bades sichtlich des Leistungs- und Platzbedarfs.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

stärktem Umfang auf, wenn zusätzlich noch die ErPatentansprüche: wärmung in der zentralen Heizvorrichtung ungleichmäßig erfolgt. Dies ist bei der bekannten Vorrich-

1. Vorrichtung zum Durchlaufpatentieren von tung der eingangs genannten Art der Fall. Dort wird langgestrecktem Metallgut, insbesondere von 5 nämlich die zentrale Heizvorrichtung von einem Bad Stahldraht, mit einer zentralen Heizvorrichtung gebildet, durch welches die beiden Metallbänder und mit vorgeschalteten metallischen Vorwärm- ebenfalls in entgegengesetzten Richtungen hindurchbädern sowie nachgeschalteten metallischen Ab- laufen. Außerdem dient zur Erwärmung eine elektrischreckbädern, dadurch gekennzeich- sehe Heizung. Abgesehen davon, daß eine derartige net, daß die Heizvorrichtung als Schwebebett- io Heizung von Schwankungen in der Stromversorgung ofen (13) ausgebildet ist und daß das in Durchlauf- . abhängig ist, kann sie auch deshalb keine gleichmärichtung erste Vorwärmbad ((H) mit dem letzten ßige Erwärmung erzeugen, weil die elektrischen Abschreckbad (15) über einen Flüssigkeitskreis- Eigenschaften des aufzuheizenden Materials nicht lauf (18) in Verbindung steht sowie das zweite gleichmäßig verteilt sind. "

Vorwärmbad (12) mit dem ersten Abschreckbad 15 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausge-(14) über einen gesonderten Flüssigkeitskreislauf hend von der Vorrichtung der eingangs genannten (16) verbunden ist, wobei Pumpen (17, 19) in Art und unter Vermeidung der oben angedeuteten den Flüssigkeitskreisläufen eine Durchströmung Nachteile, eine Möglichkeit zu schaffen, um bei Aufder Bäder entgegengesetzt zur Durchlaufrichtung rechterhaltung des guten thermischen Wirkungsgraaufrechterhalten. 20 des eine sehr gleichmäßige Wärmebehandlung des

2. Verfahren zum Betrieb der -Vorrichtung langgestreckten Metallgutes zu erzielen,
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung

das in Durchlaufrichtung erste Vorwärmbad (11) nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die und das letzte Abschreckbad (15) eine Blei- Heizvorrichtung als Schwebebettofen ausgebildet ist Wismut-Legierung enthalten, während das zweite 35 und daß das in Durchlaufrichtung erste Vorwärmbad Vorwärmbad (12) und das erste Abschreckbad mit dem letzten Abschreckbad über einen Flüssig-(14) mit Blei beschickt werden. keitskreislauf in Verbindung steht sowie das zweite

Vorwärmbad mit dem ersten Abschreckbad über

¹ einen gesonderten Flüssigkeitskreislauf verbunden

30 ist, wobei Pumpen in den Flüssigkeitskreisläufen eine Durchströmung der Bäder entgegengesetzt zur

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchlaufrichtung aufrechterhalten.
Durchlaufpatentieren von langgestrecktem Metallgut, Es wurde gefunden, daß ein Schwebebettofen eine

insbesondere von Stahldraht, mit einer zentralen äußerst gleichmäßige Erwärmung des kontinuierlich Heizvorrichtung und mit vorgeschalteten metalli- 35 zugeführten, langgestreckten Metallgutes bewirkt, sehen Vorwärmbädern sowie nachgeschalteten me- Zwar ist die Verwendung eines Schwebebettofens zur tallischen Abschreckbädern. Aufheizung von Metallteilen bekannt (USA.-Patent-

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art schrift 3053 704), jedoch hat man dabei einzelne (USA.-Patentschrift 1916407) werden zwei Metall- Metalldecke aufeinanderfolgend durch den Ofen bänder gleichzeitig behandelt, und zwar derart, daß 40 hindurchbewegt. Eine kontinuierliche Förderung die Metallbänder in entgegengesetzten Richtungen ' von durchlaufendem, langgestrecktem Metallgut war durch die Vorrichtung hindurchlaufen. Dies bedeu- nicht vorgesehen.

tet, daß diejenigen vorgeschalteten bzw. nachgeschal- . Neben der Verbesserung der zentralen Heizvorteten Bäder, die für das eine Metallband als Vor- richtung beinhaltet die Erfindung auch eine Verbes- (j|C Warmbäder wirken, dem anderen Metallband als Ab- 45 serung der Wärmeübertragungsvorgänge zwischen schreckbäder dienen. Dabei ergibt sich ein zufrieden- den einzelnen Bädern und dem durchlaufenden Mestellender Wärmerückgewinn und somit ein guter tallgut. In den Bädern wird nämlich eine Durchströthermischer Wirkungsgrad der Vorrichtung. mung aufrechterhalten, die der Durchlaufrichtung

Andererseits kommt es jedoch zu ungleichmäßigen . des Metallgutes entgegengerichtet ist. Dies führt zu Wärmeübertragungsvorgängen zwischen den Bädern 50 einer äußerst gleichmäßigen Erwärmung bzw. Ab- und den Metallbändern. Dies ist darauf zurückzufüh- kühlung des Metallgutes. Dabei wird jeder gerade ren, daß jedes Bad gleichzeitig einen Abschnitt eines behandelte Materialabschnitt gesondert mit einer zurelativ warmen und einen Abschnitt eines relativ Tcal- gehörigen Strömung des wärmeübertragenden, metalten Metallbandes enthällt. Außerdem entstehen un- lischen Mediums beaufschlagt.

kontrollierbare Strömungsverhältnisse innerhalb der 55 Zu berücksichtigen ist, daß der Stand der Technik Bäder, da sich die beiden Metallbänder in entgegen- eine Vorrichtung zum Behandeln von langgestreckgesetzten Richtungen bewegen. Ungleichmäßige tem Metallgut umfaßt (französische Patentschrift Wärmeübertragungsvorgänge wirken sich äußerst 1 289 011), bei der eine zentrale, induktive Heizvornachteilig auf die Materialeigenschaften des behan- richtung von zwei Bädern flankiert wird, welche über delten Metallgutes aus. Es entsteht nämlich keine 60 einen Flüssigkeitskreislauf miteinander verbunden gleichmäßige Struktur über der gesamten Länge des . sind und gegen die Durchlaufrichtung des Metallgu-Metallgutes. Vielmehr bilden sich Unregelmäßigkei- tes durchströmt werden. Bei dieser bekannten Vorten aus, die eine anschließende Verwendung oder richtung dient die Anwendung des Gegenstromprin-Weiterbearbeitung ungünstig beeinflussen. Diese zips jedoch lediglich dazu, den Wärmerückgewinn zu Nachteile fallen insbesondere dann ins Gewicht, 65 verbessern und damit den thermischen Wirkungsgrad wenn es sich bei dem Metallgut um langgestreckte zu erhöhen. Gleiches gilt für eine weitere bekannte Profile mit großem Querschnitt handelt. Vorrichtung (deutsche Patentschrift 1103 368), bei

Weiterhin treten die genannten Nachteile in ver- der ein Vorwärmbad vom wärmeübertragenden Me-