DE2600696C2 - Patenting system with molten metal kept in circulation - Google Patents
Patenting system with molten metal kept in circulationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Durchlauf-Badpatentieranlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a continuous bath patenting system of the type mentioned in the preamble of claim 1 Art.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anlage für das Patentieren von Stahl, und zwar von Drähten und Bändern mit kreisförmigen oder sonstigen Querschnitten in einer in Zirkulation gehaltenen Metallschmelze, vorzugsweise Blei- oder Zinkschmelze.In particular, the invention relates to a system for patenting steel, namely wires and Ribbons with circular or other cross-sections in a molten metal kept in circulation, preferably lead or zinc melt.
Das Patentieren stellt eine charakteristische Wärmebehandlung für Stahldrähte und Stahlbänder dar, das dem Material, verglichen mit dem ausgeglühten Zustand, ein höheres Kallziehvermögen verleiht. Das Hauptziel des Verfahrens besteht darin, daß das Stoffgefüge in einen homogenen Zustand gebracht wird, wobei ein feinlamellarer Perlit (Sorbit) entsteht. Die gestellte Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß der Draht oder das Band auf einen, den Ar3-Wert überschreitenden Temperaturintervall (900-10700C) ohne Halten erhitzt und anschließend rasch in einem Kühlmittel zwischen 440—520°C abgekühlt wird. Die Verweilzeit der Stahlbahn in dem Kühlmittel wird durch den C-Gehalt bestimmt, so daß der bei 900-10700C gebildete Austenit bei isothermer Abkühlung vollständig in Perlit umgewandelt wird.Patenting is a characteristic heat treatment for steel wires and steel strips, which gives the material a higher drawing ability compared to the annealed state. The main aim of the process is to bring the material structure into a homogeneous state, whereby a finely lamellar perlite (sorbitol) is formed. The stated object can be achieved in that the wire or band on one hand, the A r3 value border temperature range (900 to 1070 0 C) is heated without pressing, and then rapidly cooled in a cooling means between 440-520 ° C. The residence time of the steel rail in the coolant is determined by the C content so that the austenite formed at 900-1070 0 C is completely transformed to pearlite at isothermal cooling.
Als Kühlmittel wird eine Metallschmelze, z. B. aus Blei oder Zink, oder ein Salzbad auch Luft angewendet (mit Zink als Kühlmittel wird gleichzeitig ein Metallüberzug aufgebracht). Die Temperatur des Kühlmittels wird so gewählt, daß diese den unteren Grenzwert der Perlitbildungstemperatur an der isothermen Umwandlungskurve des Werkstoffes mit gegebenem C-Gehalt um 10 — 15° C unterschreitet.A molten metal, e.g. B. made of lead or zinc, or a salt bath also air is used (With zinc as coolant, a metal coating is applied at the same time). The temperature of the coolant is chosen so that this is the lower limit of the pearlite formation temperature on the isothermal conversion curve of the material with the given C content falls below 10 - 15 ° C.
Um ein homogenes Stoffgefüge zu erhalten, ist es äußerst wichtig, das zuvor erwähnte Temperaturintervall und die isotherme Kühlwirkung des Kühlschmelzbades räumlich und zeitlich sicherzustellen.In order to obtain a homogeneous material structure, it is extremely important to keep the temperature range mentioned above and to ensure the isothermal cooling effect of the cooling melt bath in terms of space and time.
Die erwähnten Kühlmittel weisen recht verschiedene Wärmeübergangsfaktoren auf. Dadurch entstehen bei der Abkühlung verschiedene Abkühlungsgeschwindigkeiten, wobei das sich bildende Stoffgefüge von deren zeitlichem Ablauf abhängig ist Das beste Resultat kann mit einem Bleibad, das ungünstigste wird mit Luftkühlung erreichL Für die Herstellung fertiger Stahlbahnen (Drähte, Bänder) mit hoher Reißfestigkeit und mit verbesserten übrigen mechanischen Eigenschaften wird ausschließlich Bleipatentieren angewendet; durch die Anwendung desselben Patentierverfahrens kann bei der auf die Wärmebehandlung folgenden Kaltverformung die größte Querschnittsverringerung erreicht werden.The coolants mentioned have quite different heat transfer factors. This creates at the cooling, different cooling rates, whereby the material structure formed by their The best result can be achieved with a lead bath, the worst with air cooling Achievable For the production of finished steel webs (wires, tapes) with high tear strength and with improved other mechanical properties are used exclusively for lead patents; through the The same patenting process can be used for the cold working following the heat treatment the greatest reduction in cross-section can be achieved.
ίο Obige Vorteile in Betracht nehmend, hat sich bei dem Patentieren das Blei als Kühlmittel am besten bewährtίο Taking the above advantages into account, has proved to be the case Patenting the lead as a best-proven coolant
Es sind zwei grundsätzliche Anlagen zur Realisierung des Patentierverfahrens bekannt bei der einen Anlagengruppe wird ein Tauchverfahren durchgeführt. Hier geht das Patentieren derart vor sich, daß die gebündelten Stahlbänder, deren Temperatur 900-10700C beträgt in das Kühlschmelzebad eingetaucht werden. Nachdem die zur Umformung des Stoffgefüges erforderliche Zeit abgelaufen ist, wird das Bündel herausgehoben (Tauchpatentieren).There are two basic systems known for realizing the patenting process, in one group of systems an immersion process is carried out. Here patenting is so envisaged that the bundled steel bands whose temperature is 900-1070 0 C are immersed in the Kühlschmelzebad. After the time required to reshape the fabric has expired, the bundle is lifted out (dip patenting).
Zu der anderen, ein wesentlich produktiveres Patentierverfahren realisierenden Anlagengruppe gehören die Patentieranlagen, die nach einem Durchlaufsystem arbeiten. Hier werden die zu patentierenden Stahlbahnen unter Zuhilfenahme von mechanischen Lenkelementen erfaßt, in das Kühlschmelzebad eingeführt und daran durch dieses hindurchgezogen.Belong to the other plant group, which realizes a much more productive patenting process the patenting systems, which work according to a continuous system. This is where the steel tracks to be patented detected with the aid of mechanical steering elements, introduced into the cooling bath and pulled through this.
Bei den nach dem Durchlaufsystem arbeitenden BleipatenJeranlagen ruft die durch den erhitzten Stahl eingeführte bedeutende Wärmemenge in dem ersten Viertel des Bleibades eine starke örtliche Erhitzung hervor; durch genannte Erscheinung wird der Wirkungsgrad der Kühlung herabgesetzt, da das Bleibad seine isotherme Kühlcharakteristik verliert Um die Erscheinung beseitigen zu können, wird in der Erwärmungszone nach verschiedenen Systemen gekühlt So wird beispielsweise eine äußere Luftkühlung angewendet, wird durch in das Bad eintauchende Rohre in Zirkulation gehaltene Kühlmittel eingeführt und/oder wird das Bad auf mechanischem Weg in Bewegung gehalten. Die Konvektion im Bad wird unter Zuhilfenahme einer Zentrifugalpumpe oder mit anderen Pumpen, die mechanische Förderelemente aufweisen, bewirkt. Für jedes Bad werden im allgemeinen mehrere Pumpen eingesetzt. Das zu fördernde flüssige Blei wird durch außen angebrachte oder der Höhe des Bades entsprechende Rohrleitungen an die zu kühlende Stelle geführtIn the lead paten jar systems that work according to the continuous system calls the significant amount of heat introduced by the heated steel in the first quarter strong local heating of the lead bath; the mentioned phenomenon increases the efficiency cooling, since the lead bath loses its isothermal cooling characteristics. To eliminate the phenomenon to be able to, is cooled in the heating zone according to different systems. For example using external air cooling, it is kept in circulation by pipes immersed in the bath Introduced coolant and / or the bath is kept in motion by mechanical means. The convection In the bath, with the help of a centrifugal pump or other pumps, the mechanical conveying elements have, causes. Several pumps are generally used for each bath. That to be promoted Liquid lead is supplied through pipelines attached to the outside or corresponding to the height of the bath the place to be cooled
Eine gemeinsame Charakteristik der mechanischen Pumpen besteht darin, daß diese nur bei einem flüssigen Badzustand in Betrieb gesetzt und abgestellt werden können, da die Förderelemente der Pumpen wegen der bei Abkühlung des Bades eintretenden Viskositätszunahme oder des Erstarrens nur noch schwer oder gar nicht mehr bewegt werden können. Diese Erscheinungen führen zum Schadhaftwerden oder Bruch der Antriebsmotore. A common characteristic of mechanical pumps is that they only work with a liquid pump Bath condition can be put into operation and turned off because the conveying elements of the pumps because of the The increase in viscosity or solidification that occurs when the bath cools down only with difficulty or even at all can no longer be moved. These phenomena lead to damage or breakage of the drive motors.
Die Reparatur oder ein Austausch der schadhaft gewordenen mechanischen Pumpen kann ebenfalls nur im flüssigen Zustand des Schmelzbades durchgeführt werden, da ein Ausheben der mechanischen Pumpe aus dem erstarrten Bad praktisch nicht möglich ist. Nach erfolgtem Ausheben aus dem geschmolzenen Bad kann die Reparatur der mechanischen Pumpe erst nach dem Abkühlen derselben durchgeführt werden.The repair or replacement of the defective mechanical pumps can also only be carried out in liquid state of the weld pool, as a lifting of the mechanical pump from the solidified bath is practically impossible. After it has been lifted out of the molten bath, the Repair of the mechanical pump can only be carried out after it has cooled down.
Der Wirkungsgrad der mechanischen Pumpen wird auch dadurch beeinträchtigt, daß sie bei den hohen Betriebstemperaturen einem starken Verschleiß ausgesetzt sind. Die Bauteile der Pumpe haben eine nur kurzeThe efficiency of the mechanical pumps is also impaired by the fact that they are used at the high operating temperatures are exposed to heavy wear. The components of the pump are only short
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Standzeit Des weiteren sind für den Antrieb spezielle Elektromotoren mit wärmebeständigen Wicklungen anzuwenden. Die Förderleistung der Zentrifugalpumpen oder anderer Pumpen mit mechanischen Förderelementen ist begrenzt, die Regelung der Förderleistung ist aufwendig.Service life Furthermore, special electric motors with heat-resistant windings are to be used for the drive. The delivery rate of centrifugal pumps or other pumps with mechanical delivery elements is limited, the regulation of the delivery rate is complex.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Realisierung des Patentierverfahrens in einer in Zirkulation gehaltenen Metallschmelze dienenden Anlage des Durchlaufsystems zu schaffen, die die charakteristischen Nachteile der Anlagen mit mechanischen Pumpen beseitigt und gleichzeitig neue Vorteile sowohl in technologischer Hinsicht als auch in der konstruktiven Gestaltung erreichtThe invention is based on the object of realizing the patenting process in a circulation Melted molten metal serving plant of the flow system to create the characteristic Disadvantages of the systems with mechanical pumps are eliminated and at the same time new advantages in both technological terms Respect as well as in the structural design
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anlage der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweistTo solve this problem, a system of the initially mentioned type proposed according to the invention in the characterizing part of claim 1 has the features mentioned
Bei der erfindungsgemäßen Anlage wrd die Metallschmelze unter Anwendung einer Kreislauf-Heizpumpe ohne bewegliche Teile in Bewegung gehalten.In the system according to the invention, the metal melt kept in motion using a circulation heating pump with no moving parts.
Die Tsmperaturverteilung innerhalb der Metallschmelze kann den Anforderungen entsprechend aufrechterhalten werden, und zwar unabhängig davon, mit welcher Durchlaufgeschwindigkeit das Patentieren vor sich gehtThe temperature distribution within the molten metal can be maintained as required, regardless of with what processing speed the patenting is going on
Findet das Patentieren mit einer niedrigeren Durchlaufgeschwindigkeit statt, so ist die durch die Stahlbahnen eingeführte Wärmemenge kleiner als die auf natürlichem Weg abgegebene Wärmemenge des Bades. Demzufolge ist eine Heizung des Bades unerlässlich. Ein Teil der Heizung wird durch die Kreislauf-Heizpumpe sichergestellt und zwar in der Weise, daß die den Kanal durchströmende Metallschmelze induktiv und/oder durch den in der Metallschmelze fließenden Strom beheizt wird (das gesamte Volumen des Metallschmelzbades durchfließt den Kanal in einigen Minuten). Dadurch wird die räumliche und zeitliche Temperaturverteilung der Metallschmelze verbessert.Finds patenting with a lower throughput speed instead, the amount of heat introduced by the steel tracks is less than that on natural Amount of heat given off by the bath. As a result, heating the bathroom is essential. A Part of the heating is ensured by the circuit heating pump in such a way that the channel flowing through metal melt inductively and / or heated by the current flowing in the metal melt (the entire volume of the molten metal bath flows through the channel in a few minutes). Through this the spatial and temporal temperature distribution of the molten metal is improved.
Findet dagegen das Patentieren mit einer hohen Durchlaufgeschwindigkeit statt so ist die durch die Stahlbahnen in das Metallschmelzenbad eingeführte Wärmemenge größer als die auf natürlichem Weg abgegebene Wärmemenge des Bades. Es ist daher eine Kühlung vorzunehmen. Die günstige räumliche und zeitliche Wärmeverteilung wird dabei durch die Umlauf-Heizpumpe und das in dem Kanal und/oder in dem Verschlußelement des magnetischen Kreises eingebaute Gegenstrom-Kühlsystem sichergestellt.If, on the other hand, patenting takes place at a high throughput speed, that is by the The amount of heat introduced into the molten metal bath by steel tracks is greater than that given off naturally Amount of heat in the bath. It is therefore necessary to carry out cooling. The favorable spatial and temporal Heat is distributed by the circulation heating pump and that in the channel and / or in the closure element counterflow cooling system built into the magnetic circuit.
Die im kalten Zustand des Bades eingeschaltete Umlauf-Heizpumpe nimmt an der Erhitzung des Bades teil.The circulation heating pump switched on when the bath is cold takes part in the heating of the bath.
Die Menge der den Kanal durchströmenden Metallschmelze kann leicht elektrisch geregelt und dem jeweiligen Betriebszustand des Patentierverfahrens entsprechend auf das Optimum eingestellt werden.The amount of molten metal flowing through the channel can easily be regulated electrically and according to the respective The operating state of the patenting process can be adjusted accordingly to the optimum.
Die Wicklung, das einzige Teil, bei dem ein Schadhaftwerden möglich ist, ist außerhalb des Metallschmelzbades angeordnet. Sie kann daher bei dem kalten wie auch bei dem warmen Zustand des Metallbades gleicherweise leicht repariert oder ausgewechselt werden.The winding, the only part that can become damaged, is outside of the molten metal bath arranged. It can therefore be used in the cold as well as in the warm state of the metal bath easily repaired or replaced.
Die Erfindung schafft also eine Patentieranlage, in der das Patentieren in einer in Zirkulation gehaltenen Metallschmelze, vorzugsweise Blei oder Zink, durchgeführt wird und die zum Patentieren von Stahlbahnen, Drähten und Bändern mit beliebigen Querschnitt bestens geeignet ist Die Anlage kann dadurch charakterisiert werden, daß die die Durchströrsiung sicherstellende Metallschmelzpumpe sowohl in konstruktiver als auch in funktloneller Hinsicht einen orgauischen Teil der Patentieranlage bildet.The invention thus creates a patenting system in which patenting is carried out in a molten metal kept in circulation, preferably lead or zinc, and the patenting of steel sheets, wires and strips with any cross-section is best suited The system can be characterized by that the molten metal pump ensuring the flow through both in constructive and in functional Regard forms an organic part of the patenting system.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with the aid of the drawings It shows
F: g. 1 den Grundriß der erfindungsgemäßen Patentieranlage in Draufsicht;Q: g. 1 shows the plan of the patenting system according to the invention in plan view;
F i g. 2 den Schnitt A-A der Anlage gemäß F i g. 1, und F i g. 3 den Schnitt J5-Sder Anlage gemäß F i g. 2.F i g. 2 the section AA of the system according to FIG. 1, and F i g. 3 the section J5-S of the system according to FIG. 2.
Der das mit Heizkörpern 3 (elektrisch oder mit Gas) erhitzte Metallschmelzenbad aufnehmende und mit Ofenmauerwerk 2 versehene Tank 4 ist in der Abdekkung 1 angeordnet Die zu patentierenden Stahlbahnen werden durch die Abpreßrollen 5 dem Patentierbad zugeführt bzw. aus dem Bad ausgeführt Die genannten Abpreßrollen können mit Hilfe des Rollenhalterrahmens 6 aus dem Bad herausgehoben bzw. in das Bad eingetaucht werden.The molten metal bath heated with heaters 3 (electrically or with gas) and with Oven masonry 2 provided tank 4 is arranged in the cover 1 The steel tracks to be patented are fed to the patenting bath or taken out of the bath by the pressure rollers 5 Pressure rollers can be lifted out of the bath or into the bath with the help of the roll holder frame 6 be immersed.
Die Bewegung der Metallschmelze wird von der Metallschmelzenpumpe durchgeführt, die aus den folgenden Teilen besteht: aus umwickelten ferromagnetischen Eisenkörpern 7, 10; aus teilweise hohlen, aber nicht Iamellierten, ferromagnetischen Schlußelementen 8, 11 des magnetischen Kreises; aus den aus einem antimagnetischen Werkstoff hergestellten Abstandselementen 9, 12; aus plattenförmigen, nicht magnetisierbaren Seitenwänden 13,14, die einen Teil der Seite des das Patentierbad aufnehmenden Tanks 4 bilden und schließlich aus Schmelzenkanälen, die durch die Schlußelemente 8, 11 des magnetischen Kreises, durch die Abstandselemente 9,12 und die Seitenwände 13,14 begrenzt sind.The movement of molten metal is carried out by the molten metal pump, which is composed of the following Parts consists of: wrapped ferromagnetic iron bodies 7, 10; made of partially hollow, but not laminated, ferromagnetic closing elements 8, 11 of the magnetic circuit; from the from an anti-magnetic Material made spacer elements 9, 12; made of plate-shaped, non-magnetizable side walls 13, 14, which form part of the side of the tank 4 receiving the patenting bath, and finally from melt channels, which through the closing elements 8, 11 of the magnetic circuit, through the spacer elements 9,12 and the side walls 13,14 are limited.
Die Metallschmelzenströmung in den vorstehend beschriebenen Kanälen entsteht durch die Wechselwirkung zwischen dem durch die umwickelten ferromagnetischen Eisenkörper 7, 10 (die mit einer Dreiphasen-Wechselspannung gespeist werden) erzeugten magnetischen Feld und den in den erwähnten Kanälen induzierten Wirbelströmen.The molten metal flow in the channels described above is created by the interaction between the ferromagnetic iron body 7, 10 (those with a three-phase alternating voltage are fed) generated magnetic field and induced in the channels mentioned Eddy currents.
Die Hohlräume der Schlußelemente 8,11 des magnetischen Kreises sind derart ausgestaltet, daß in diesen die Strömung des Kühlmittels unbehindert erfolgen kann. Auf diese Weise können die Schlußelemente des magnetischen Kreises mit der strömenden Metallschmelze ein Gegenstrom-Kühlsystem bilden. Diese Ausbildung ist jedoch nur dann erforderlich, wenn die Durchlaufgeschwindigkeit hoch ist oder das Patentieren von einer hohen Temperatur, z.B. 10700C, erfolgt, so daß die durch die Stahlbahnen in das Metallschmelzenbad eingeführte Wärmemenge so groß ist, daß eine ausreichende Abgabe ohne zusätzliche Kühlung nicht mehr möglich ist.The cavities of the closing elements 8, 11 of the magnetic circuit are designed in such a way that the flow of the coolant can take place in them unhindered. In this way, the closing elements of the magnetic circuit can form a countercurrent cooling system with the flowing molten metal. However, this design is only required if the throughput speed is high or if the patenting takes place at a high temperature, e.g. 1070 ° C., so that the amount of heat introduced into the molten metal bath through the steel tracks is so great that it can be adequately released without additional cooling is no longer possible.
Zusammengefaßt bezieht sich die Erfindung also auf eine Anlage für das Patentieren von Stahlbahnmaterial, und zwar insbesondere von Drähten und Bändern mit kreisförmigen oder sonstigen Querschnitten in einer in Zirkulation gehaltenen Metallschmelze, vorzugsweise Blei- oder Zinkschmelze. Bei dem mit der erfindungsgemäßen Anlage durchgeführten Patentieren in der Metallschmelze wird die Strömung der Schmelze mit Hilfe einer Umlauf-Heizpumpe (Kcnvektionspumpe) ohne bewegliche Bauteile in Bewegung gehalten. Die Umlauf-Heizpumpe nimmt an der Aufheizung der Metallschmelze teil. Des weiteren ist das Schlußelement des magnetischen Kreises im Bad mit einem Hohlraum ausgestaltet, um die Schmelze erforderlichenfalls durch ein den Hohlraum durchströmendes Kühlmittel kühlen zu können.In summary, the invention relates to a system for patenting steel web material, and in particular of wires and strips with circular or other cross-sections in an in Circulation held molten metal, preferably molten lead or zinc. When with the invention Plant carried out patenting in the molten metal is using the flow of the molten metal a circulation heating pump (convection pump) kept in motion without moving parts. The circulation heating pump takes part in the heating of the molten metal. Furthermore, the final element is the Magnetic circuit in the bath designed with a cavity to the melt if necessary through a to be able to cool the coolant flowing through the cavity.
Im Fall einer Kühlung bilden das zumindest teilweiseIn the case of cooling, they are at least partially
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hohle oder aufgebohrte Schlußelement des magnetischen Kreises und die den Kanal der Umlauf-Heizpumpe durchströmende Metallschmelze ein Gegenstrom-Kühlsystem mit hohem Wirkungsgrad.hollow or reamed final element of the magnetic Circuit and the metal melt flowing through the channel of the circulation heating pump a countercurrent cooling system with high efficiency.
Die auf 900-1070°C erhitzten zu patentierenden
Stahlerzeugnisse werden unter Zuhilfenahme der Abpreßrollen, die den durchlaufenden Stahl unter die Badoberfläche
zwingen, die den die in Zirkulation gehaltene
Metallschmelze aufnehmenden Tank eingetaucht, wobei das Patentieren nach dem Durchlaufverfahren erfolgt.
Those to be patented heated to 900-1070 ° C
Steel products are made with the help of pressure rollers, which force the steel passing through under the bath surface, which is kept in circulation
Immersed molten metal receiving tank, patenting being carried out according to the continuous process.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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| DE2600696A1 DE2600696A1 (en) | 1977-07-14 |
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ID=5967222
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Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE2600696C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008054318A1 (en) * | 2008-11-03 | 2010-05-12 | Bdw Technologies Gmbh | Method for the production of a pressure cast component made of aluminum alloy, comprises partially subjecting the pressure cast component to a heat treatment process, which is carried out by a metal melt of alloy or pure metal |
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1976
- 1976-01-09 DE DE19762600696 patent/DE2600696C2/en not_active Expired
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