DE2815090C2

DE2815090C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Walzdraht aus hartem Stahl

Info

Publication number: DE2815090C2
Application number: DE19782815090
Authority: DE
Inventors: Mario Lüttich Economopoulos
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1977-04-08
Filing date: 1978-04-07
Publication date: 1985-05-09
Also published as: DE2815090A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Walzdraht aus hartem Stahl, das heißt aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,4%, gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 17.

Nach der Veröffentlichung »Ein neues Verfahren zur Drahtpaten Jerung« in der Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 1973, Seiten 356/357 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem der Walzdraht, nachdem er das letzte Walzgerüst sowie sich daran anschließende Kühlzonen passiert hat, mittels eines Windungslegers in einem zylindrischen Behälter in Form von konzentrisch aufeinanderliegender! Windungen abgelegt wird. Im Behälter befindet sich eine Kühlflüssigkeit, so daß der Draht darin auf eine Temperatur von etwa 100 bis 150° C abgekühlt werden kann. Der Draht wird alsdann aus dem Behälter gehoben und kann ohne vorbereitende Patentierung im Bleibad kaltgezogen werden.

Indes sind diese und die patentierende Behandlung im ßleibad noch sehr aufwendig, so daß sich zahlreiche weiterentwickelte Verfahren mit der Aufgabe befaßt haben, die Herstellung clrs Walzdrahtes kostengünstiger zu ermöglichen.

Von den bekannten Verfahren ist insbesondere dasjenige nach der DE-OS 25 46 589 zu nennen, bei dem eine Abkühlung mit Luft erfolgt, die auf den in Form von Windungen auf einem Förderer liegenden Draht aufgeblasen wird. Danach läßt sich eine erhebliche Verbesserung des Mittelwertes der Drahteigenschaften und der Streuung der Meßwerte um diesen Mittelwert herum sowie eine ausreichende Gefügeverbesserung erreichen. so daß auf diese einfache Weise die Vorpatentierung gleichfalls entbehrlich geworden ist. Jedoch konnte man bei Walzdraht auf die abschließende Bleipatentierung hierbei noch nicht verzichten.

Zu diesem Zweck sieht die DE-AS 15 83 365 vor. die Behandlung des Drahtes in Form ausgefächerter Windungen in einem Wirbelbett vorzunehmen. Diese Praktik führt über den Rahmen der vorbeschriebenen Verbesserungen hinaus zwar zu einer bestimmten zusätzlichen Qualitätssteigerung, jedoch ist sie mit anderen Schwierigkeiten von im wesentlichen technologischer Art verbunden.

Die gemäß der DE-OS 20 40 506 torgesehene Behandlung des Drahtmaterials unter Eintauchen in ein Salzbad ist ebenfalls mit spezifischen Nachteilen behaftet. wobei insbesondere das später unvermeidliche Spülen des Drahtes und sein Aufspulen in Ringen höheren Gewichtes zu nennen sind.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Behandlung des Walzdrahtes in Form von Windungen innerhalb eines Behälters mit wäßriger Lösung ist nach der US-PS 37 88 618 bekannt. Dabei gelangt der Draht in Form ausgefächerter Windungen in einen zylindrischen, mit Kühlflüssigkeit gefüllten Behälter, aus dessen unterem Bodenabschnitt er mittels eines schräg darin angeordneten Förderers in einem gleichfalls Kühlflüssigkeit enthaltenden, schräg nach oben ansteigenden Gehäuse kontinuierlich abgefördert wird. Die Tiefe des Behälters sowie die Bewegungsgeschwindigkeit der Drahtwindungen werden dabei so gewählt, daß die allotropische Gefügeumwandlung, also die Umwandlung des austenitischen Gefüges in ein ferritisch-perlitisches GefCje, sichergestellt wird. Somit sind einerseits eine beträchtliche Höhe des Behälters und andererseits eine nicht immer leicht verwirklichbare Einflußnahme auf die von der Walzendgeschwindigkeit abhängige Fördergeschwindigkeit des Walzdrahtes unumgänglich.

Vom einleitend sowie vom zuletzt genannten Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren sowie eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, bei welchem das Drahterzeugnis nicht nur ohne Vorpatentierung, sondern iiuch ohne Patentierung weiterbehandelt werden kann. Vor allem soll

— der Mittelwert der Festigkeiiseigenschaften und das Feingefüge den im Wege der Bleipqtentieirng erhaltenen Eigenschaftswerten entsprechen und
— die Streuung g dieser Eigenschaftswerte um den Mittelwert herum möglichst gering sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegeben, für welches die Vorschläge der Unteransprüche 2 bis !6 vorteilhafte weitere Entwicklungen vorsehen.

Bei d«n vorgesehenen Kühlmitteln handelt es sich insbesondere um Wasser bei einer Temperatur zwischen 70⁰C und 100° C. Die allotropische Umwandlung des Drahtes aus dem austenitischen Zustand in den fer-

ritisch-perlitischen Zustand vollzieht sich im wesentlichen bei der Temperatur der bekannten Bleipatentierung. Wesentlich ist nun die Regulierung der Werte des Wärmeübergangskoeffizienten mit der Maßgabe, daß die genannte Temperatur eingehalten wird.

Nach einem Vorschlag der Erfindung erfolgt die Regulierung dadurch, daß das in der Kühlzone befindliche flüssige Medium einer Rührbehandlung unterzogen wird, die je nach der Richtung der Fortbewegung der Drahtwindungen variiert werden kann.

In besonders zweckmäßiger Art und Weise läßt sich ein derartiger Rührvorgang dadurch bewerkstelligen, daß eine Mehrzahl von Düsen oder Injektoren zweckmäßigerweise in das Bad eingetaucht auf die Windungen gerichtet angeordnet und ihrerseits mit Medium durch entsprechende Pumpen beschickt werden, deren Förderleistung bzw. Druck so reguliert wird, daß in Richtung der Fortbewegung der Windungen die gewünschte Entwicklung des Wärmeübergangskoeffizienleicht zuzunehmen. Der vom ruhigen Wasser erzeugte Wärmefluß ist klar geringer als der Einsatz von Blei bei gleichen Temperaturen gegebene. Bei Verwendung eines Mediums dagegen, das aus künstlich bewegtem Wasser mit einer Temperatur von !00⁰C besteht (Kurve 3), ermöglicht der höhere Wert der Wärmeflußdichie bei 900⁰C eine beschleunigte Drahtabkühlung bis auf ca. 550⁰C; diese Dichte bleibt unterhalb 550⁰C jedoch immer noch groß genug, um das Risiko der Drahthärtung nicht ganz auszuschalten, das jedoch nicht zu befürchten ist, wenn der Draht in genau diesem Augenblick aus dem Behälter austritt.

Nach einer zweiten Ausgestaltung umfaßt die Kühlzone ebenfalls zwei aufeinanderfolgende Stufen in jeweils einem separaten Behälter, in welchem der Draht eine entsprechende Zeitlang verbleibt.

Das Medium des letzten Behälters beinhaltet mindestens eine unzerstaubte Flüssigphasc, wobei die Gesamtkonzeption so gewählt ist, daß die Drahttempera-

lcrii unu SOnlii u'ic gcVviinsCiitc um'wiCKiüng uef TCiTi^/C-ratur und der allotropischen Umwandlung des Drahtmaterials eintritt.

In der Praxis laufen die Drahtwindiingen vor einer Mehrzahl von Injektoren oder Düsen vorbei, die quer zur Drahtbewegungsrichtung angeordnet sind, wobei jede Reihe in entsprechender Art und Weise mit Kühlmittel (und Badumwälzmedium) beschickt wird und alle Düsen einer gleichen Reihe unter praktisch gleichen Bedingungen versorgt werden.

Nach einer ersten Ausgestaltung umfaßt die Drahtkühlzone zwei aufeinanderfolgende Stufen in jeweils einem separaten Behälter, in welchem der Draht eine entsprechende Zeitlang verbleibt. Das in der ersten Stufe eingesetzte Medium beinhaltet mindestens eine unzerstaubte Flüssigphase, wobei die Gesamtkonzeption so gewählt ist, daß die allotropische Umwandlung in dieser ersten Stufe beginnt und vollständig abgeschlossen ist, wenn der Draht aus der zweiten Stuf? austritt.

Im Rahmen dieser ersten Ausgestaltung verbleibt der Draht im ersten Behälter bis seine allotropische Umwandlung eingesetzt hat, ohne jedoch 10% der gesamten Umwandlung zu überschreiten, wonach das Drahtmaterial in den letzten Behälter übergeben wird. Bei längerem Verweilen des Drahts im ersten Kühlbehälter besteht eine echte Gefahr des Verhärtens, was verständlicherweise nicht akzeptiert werden kann.

Diese Voraussetzung ist aus dem Diagramm gemäß der Figur ohne weiteres erkennbar, das für verschiedene Kühlmedien die Dichte des Wärmefiusses (in kW/m²) aus dem das Medium passierenden Draht angibt, wobei diese Dichte in Abhängigkeit von der Drahtoberflächentemperatur aufgewiesen ist.

Kurve 1, welche sich auf ein aus Blei mit 500⁰C bestehendes Medium bezieht, zeigt einen hohen Wert für die Dichte dieses Flusses bei Temperaturen zwischen 700° C und 900° C, wobei das Maximum bei etwa 850⁰C angesiedelt ist Nach Abfall der Drahtoberflächentemperatur unter 700⁰C ist eine rapide Abnahme der Wärmeflußdichte zu verzeichnen, die schließlich bei der Bleitemperatur gleich Null ist Ist diese Temperatur erst einmal erreicht, so behält der Draht die Temperatur des Bleis, in das er eingetaucht ist.

Gelangt demgegenüber ein Medium wie beispielsweise stehendes (d. h. nicht künstlich in Bewegung versetztes) Wasser mit einer Temperatur von 100⁰C zum Einsatz, so ist wie anhand der Kurve 2 ersichtlich eine deutlich geringere Wärmeflußdichte bei 900⁰C festzustellen, die bis auf ca. 550⁰C abfällt, um anschließend wieder Ι5"Γ nm CoL

fällt und die allotropische Umwandlung im ersten Behälter beginnt; das Drahtmaterial wird solange im ersten Behälter gehalten, daß die Umwandlung bis auf weniger als 10 Vol.-% des Drahts abläuft, und wird anschließend in den letzten Behälter geleitet, wo es solange verweilt als nötig, um die möglichst isotherm im Bereich 70O⁰C bis 600⁰C stattfindende allotropische Umwandlung nicht zu unterbrechen.

GemäE diesen beiden Ausgestaltungen enthält der erste Kühlbehälter ein Kühlmedium passend zur Bewirkung eines solchen Wärmeaustauschs mit dem Draht, daß der Beginn der aüotropischen Umwandlung desselben bei einer Temperatur im gleichen Bereich (beispielsweise 550°C—650⁰C) wie der Bleipatentierung

j5 entsprechend liegt. Dieses Kühlmedium ist gekennzeichnet durch die Größe seines Wärmeaustauschkoeffizienten, der mit an sich bekannten Mitteln wie beispielsweise über die Temperatur, die Bewegung des Mediums, die Zugabe mineralischer Salze in entsprechenden Mengen, die Zugabe von organischen Netzmitteln, Polymeren ..., und im allgemeinen über jeden Parameter, der auf die eine oder andere der verschiedenen Phasen in dem betreffenden Medium einwirkend den Wärmeübergangskoeffizienten verändert, auf den jeweils gewünschten Wert einstellbar ist.

Es erscheint zweckmäßig, darauf hinzuweisen, daß das Kühlmedium im ersten und das Kühlmittel im zweiten bzw. letzten Behälter obligatorisch durch die Größe ihres Wärmeübergangskoeffizienten verschieden sind;

so diese Differenz kann nur durch einen einzigen Parameter mit Einfluß auf diese Größe, beispielsweise durch die Bewegung des Wassers, bedingt sein.

Der Wärmeaustauschkoeffizient des Mediums im zweiten Behälter seinerseits ist zweckmäßigerweise so zu wählen und es sind die Eigenschaften dieses Mediums von daher so anzupassen, daß die restliche allotropische Umwandlung unter Bedingungen abläuft die möglichst nahe bei der Isothermen und beispielsweise im Bereich zwischen 700⁰C und 600'C liegen. Dieser Koeffizient wird außerdem so gewählt, daß einerseits die Auswirkungen der Rekaleszenz auf einen Wert beschränkt ist, welcher möglichst nahe an der Isothermen liegt, und andererseits jede martensitische oder bainitische Abschreckung verhindert wird.

Nach dem Verweilen im zweiten Behälter wird das Drahtmaterial in an sich bekannter Art und Weise bis zur Windungssammelstation usw. einer Abkühlung an der Luft ausgesetzt

An anderer Stelle wurde bereits ausgeführt, daß die in den betreffenden Flüssigkeitszonen befindlichen Medien insbesondere durch den Grad ihrer Bewegung gekennzeichnet sind; bekanntlich bewirkt diese Bewegung einen erhöhten Wärmeaustausch zwischen Draht und Medium, und dies insbesondere, wenn es sich hierbei um Wasser mit Siedetemperatur handelt. Dies hat zur Folge, daß Anwendung und Beherrschung des Badbewegungr^jänomens wesentliche Elemente der Steuerung der Größe des Wärmeaustauschs zwischen Draht und Bad darstellen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auf dieser Feststellung beruh'.

Wenn der Draht auf seinem Weg vom ersten zum letzten Kühlbehälter aus technologischen Gründen eine beispielsweise ruhige Luft umfassende Zwischenzone passieren muß, lassen sich ähnliche Eigenschaften wie bei einem Draht erzielen, der diese Zwischenzone nicht durchlaufen mußte, indem die Kühlleistung des im letzten Behälter befindlichen Mediums leicht erhöht wird.

P)3c in rlipc«>m 7ui>rL· nnopu/snritp Vprfahrpn ict rlpm irn

Vorstehenden beschriebenen ähnlich.

Erfindungsgemäß erfolgt die Realisierung der Badbewegung in einem Behälter oder beiden Behältern, indem im Bereich der Bewegungsbahn der Windungen auf dem Förderer in diesen Zonen ein verdrängungsstarker Strum im Medium (nachfolgend Primärströmung genannt) erzeugt wird, in welchem sich die Windungen fortbewegen. Diese zweckmäßigerweise von unten nach oben gerichtete Strömung besteht entweder aus dem Medium selbst oder einem anderen Medium von flüssiger, gasförmiger oder nebelartiger Beschaffenheit.

Dl· Badbewegungsmedien werden beispielsweise mittels entsprechender, auf dem Förderer angeordneter Pumpen in Bewegung versetzt.

Erfindungsgemäß ist nach einem vorgegebenen Programm der Durchsatz an Bewegungsmedium entlang dem Förderer bzw. den beiden Fördereinrichtungen so regulierbar, daß im Draht die gewünschte Entwicklung der allotropischen Umwandlung stattfindet. Die Durchsatzregelung kann automatisch beispielsweise mit Hilfe von Magnet- oder elektropneumatischen Schiebern in jedem Badbewegungskreislauf erfolgen.

Nach einer zweckmäßigen Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens passiert der Draht vor seinem Eintritt in die Kühlzone eine Wasservorkühlstrecke von an sich bekannter Art, dank derer die Windungsablagetemperatur am Eintritt dieser Zone einstellbar ist, wobei die Regulierung dieser Temperatur jedoch so vonstatten geht, daß sich der Draht im Augenblick des Eintretens in die Zone noch immer im austenitischen Zustand befindet (in diesem Falle ist die Verweilzeit des Drahtmaterials in dieser Zone zweckmäßigerweise auf einen sogenannten optimalen Wert festzulegen, der in erster Linie von der Temperatur abhängig ist, welche der Draht beim Eintritt in die Zone führt).

Diejenigen Mittel, mit denen sich üblicherweise eine Regulierung des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Draht und Medium bewirken läßt, sind an sich bekannt; diesbezüglich wären zu nennen:

— die Temperatur des Mediums,

— die Zugabe von mineralischen Salzen in entsprechenden Mengen,

— die Zugabe von organischen Substanzen, Netzmitteln, Polymeren...

Als Beispiel für Medien, die den gestellten Anforderungen im Falle einer Kühlzone mit einem einzigen Behälter entsprechen, seien genannt:

— Wasser mit einer Temperatur zwischen 40°C und 100° C,

— eine Lösung aus Wasserglas (6 bis 10%), das in kochendes Wasser gegeben wird,

— eine Lösung aus Borax (8 bis 12%) in siedendem Wasser,

— eine Lösung aus Natrium- oder Kaliumnitrat (4 bis ίο 6%) in kochendem Wasser,

— Wasser mit einer Temperatur zwischen 70° C und 100⁰C, das mit Hilfe bekannter mechanischer Mittel oder eingetauchter Düsen heftig bewegt wird.

So besitzt ein Draht von 5.5 mm Durchmesser mit 0.63% C und 0.51% Mn im Anschluß an die Bleipatentierung eine mittlere Zugfestigkeit von 1080 bis 1120 N/ mm² mit einer Toleranz von 7 bis 10 N/mm². Der gleiche Draht, bei dem die Bleipatentierung durch eine Behandln lunu narh Horn priinHunpsuemäßp-n Verfahren ersetzt wurde, weist die folgenden Eigenschaften auf: mittlere Zugfestigkeit 1070 bis 1110 N/mm² mit einer Toleranz im Bereich zwischen 8 bis 11 N/mm².

Ebenfalls sind als Beispiel für Medien, die nach der ersten Ausführungsform den Anforderungen im ersten Behälter genügen, zu nennen:

— Wasser mit einer Temperatur zwischen 40⁰C und 70° C,

— eine Lösung aus Wasserglas (6 bis 10%) in kochendem Wasser,

— eine Lösung aus Borax (8 bis 12%) in kochendem Wasser,

— eine Lösung aus Natrium- oder Kaliumnitrat (4 bis 6%) in kochendem Wasser,

— Wasser mit einer Temperatur zwischen 70⁰C und 100⁰C, das mit Hilfe bekannter mechanischer Mittel oder eingetauchter Düsen heftig bewegt wird.

Für den zweiten Behälter gilt:

— über die aus ausgefächerten Windungen geblasene Luft,

— ein Gemisch aus Luft-Wassernebel mit Aufblasung über die ausgefächerten Windungen,

— Wasser mit einer Temperatur zwischen 70° C und 100° C, das bewegt oder unbewegt sein kann.

Das folgende Beispiel läßt erkennen, welche Ergebnisse im Wege des Verfahrens gemäß dieser ersten Ausführungsform zu erwarten sind:

Der behandelte Draht aus hartem Stahl besitzt einen Du/chmesser von 55 mm, einen Kohlenstoffgehalt von 0.63% und einen Mangangehalt von 051%. Im ersten Behälter befindet sich Kühlmittel in Form eines ruhigen bzw. stehenden Wasserbades, das eine Temperatur von 100⁰C führt und 8% Wasserglas enthält; die Verweilzeit des Drahts in diesem Bad beträgt 5 Sekunden. Die Temperatur des Drahtmaterials bei Eintritt in diesen ersten Behälter ist 1000⁰C

Der zweite Behälter enthält Kühlmedium in Form eines stehenden Wasserbades mit einer Temperatur von 100⁰C; der Draht verweilt dort auf die Dauer von 16 Sekunden ohne zwischenzeitlichen Wechsel zwischen den beiden Behältern.

Bei Austritt aus diesem ersten Behälter hat im Draht die ailotropische Umwandlung mit 0.06 VoL-% begonnen. Die allotropische Umwandlung ist nach einer Ver-

weilzeit von 9 Sekunden im zweiten Behälter abgeschlossen, wobei sie zu 93% im Bereich zwischen 588^:C und 630"- C stattfand.

Als weiteres Beispiel für Medien, die nach der vorerwähnten zweiten Ausführungsform den Anforderungen im ersten Behälter entsprechen, sind zu nennen:

— Wasser mit c-ner Temperatur zwischen 40^cC und 70^cC,

— eine Lösung aus Wasserglas (6 bis 10%) in kochendem Wasser,

— eine Lösung aus Borax (8 bis 12%) in kochendem Wasser,

— eine Lösung aus Natrium- oder Kaliumnitrat (4 bis 6%) in kochendem Wasser.

— Wasser mit einer Temperatur zwischen 70°C und 100⁼C, das mit Hilfe bekannter mechanischer Mittel oder eingetauchter Düsen heftig bewegt wird.

Für den zweiten Behälter gilt:

— über die ausgefächerten Windungen geblasene Luft,

— ein Gemisch aus Luft-Wassernebel mit Aufblasung über die ausgefächerten Windungen,

— Wasser mit einer Temperatur zwischen 70° C und 100° C, das bewegt oder unbewegt sein kann.

Das folgende Beispiel vermittelt einen Eindruck von den Ergebnissen, die im Wege des Verfahrens nach dieser zweiten Ausführungsform zu erwarten sind:

Der behandelte Draht aus hartem Stahl besitzt einen Durchmesser von 10 mm, einen Gehalt an C von 0.63% und einen Gehalt an Mn von 0.65%. Im ersten Behälter befindet sich Kühlmittel in Form eines stehenden Wasserbades mit einer Temperatur von 100⁰C; die Verweilzeit des Drahts in diesem Wasserbad beträgt 25 Sekun den. Die Temperatur des Drahtmaicrisls bei Eintritt in diesen ersten Behälter ist 1000⁰C.

Der zweite Behälter enthält Kühlmedium in Form eines künstlich bewegten Wasserbades mit einer Temperatur von 98° C; der Draht verweilt dort auf die Dauer von 7 Sekunden ohne zwischenzeitliches Überwechseln zwischen den beiden Behältern. Bei Austritt aus diesem ersten Behälter hat im Draht die allotropische Umwandlung mit 20 Vol.-% eingesetzt. Die allotropische Umwandlung ist nach einer Verweilzeit von 5 Sekunden im zweiten Behälter abgeschlossen, wobei sie zu 93% im Bereich zwischen 588° C und 630⁰C bewirkt wurde.

Die Festigkeitseigenschaften des nach diesen beiden Ausführungsformen behandelten Drahts sowie die Mittelwerte und die Streuung dieser Eigenschaften um die jeweiligen Mittel herum haben sich als ganz und gar mit denjenigen vergleichbar erwiesen, die nach einem Verfahren mit Bleipatentierung erzielbar sind

So besitzt ein Draht von 5.5 mm Durchmesser mit einem Gehalt an C von 0.63% und einem Gehalt an Mn von 0.51 % nach erfolgter Bleipatentierung eine mittlere Zugfestigkeit von 1080 bis 1120 N/mm² mit einer Toleranz von 7 bis 10 N/mm². Der gleiche Draht, bei dem die Bleipatentierung durch eine Behandlung im Wege des Verfahrens gemäß diesen Ausführungsformen ersetzt wurde,-wies die folgenden Eigenschaften auf: mittlere Zugfestigkeit 1070 bis 1110 Nmm² mit einer Toleranz im Bereich zwischen 8 und 11 N/mm².

Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung für die Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung geht aus von der nach der US-PS 37 "8 618 bereits beschriebenen und ist gemäß dem Kennzeichnungsteil des Unteranspruchs 17 ausgestaltet und nach demjenigen des Unteran-Spruchs 18 weiterentwickelt. Man erreicht auf diese Weise, daß die Abkühlleistung erheblich steigt, so daß die Höhe des Behälters auch kleiner als bisher bekannt ausgeführt werden kann bzw. eine höhere Geschwindigkeit des Walzdrahtes zulässig ist. Es kommt also nicht

ίο mehr, wie bei der bekannten Ausführungsform, darauf an, die Verweilzeit des Walzdrahtes im Kühlbehälter zu verändern, sondern man kann auch dem genannten Vorschlag in Abhängigkeit von der Fortbewegung der Windungen den Wärmeübergangskoeffizienten verändern.

Daneben ist es gleichfalls möglich, eine Vorrichtung der genannten Art mit zwei Behältern auszuführen.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die beiden Behälter über ein dichtes Gehäuse in Form einer Brücke verbunden, dessen Einlaß unter dem Medicnspiegei im ersten Badbehälter liegt und das austragseitige Ende des ersten Förderers umschließt, und dessen Auslaß unter dem Badspiegel des zweiten Behälters sowie über dem eintragsseitigen Ende des zweiten Förderers angeordnet ist, wobei das Gehäuse Mittel aufweist, um an seinem Eintragende eine Atmosphäre mit den jeweils gewünschten Eigenschaften herzustellen, und wobei die betrieblichen Bedingungen im zweiten Behälter in dem Sinne veränderbar sind, daß der Entwicklung des Drahtgefüges in diesem Gehäuse Rechnung getragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Walzdraht aus hartem Stahl, wobei der Draht am Auslauf eines Warmwalzwerkes in Form von Windungen in das in einer Kühlzone enthaltene Kühlmittel abgelegt wird, das mindestens eine unzerstäbte Flüssigphase enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht die Kühlzone kontinuierlich in Form ausgefächerter Windungen passiert, wobei während des Drahtdurchlaufes durch die Kühlzone der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Kühlmittel und Draht über den gesamten Fortbewegungsbereich mit der Maßgabe reguliert wird, daß die allotropisehe Umwandlung des Drahtes in dem der Bleipatentierung entsprechenden Bereich weitgehend isotherm verläuft.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Draht vor seinem Eintritt in diese Zone einer Vorkühlbehandlung derart unterzogen wird, daß er beim Eintreten in die Zone eine vorgegebene Temperatur aufweist, und daß für das Drahtmetall während dieses Vorganges ein austenitischer Zustand aufrecht erhalten wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Wärmeübergangskoeffizienten dem Kühlmedium Wasserglas. Borax. Natrium- oder Kaliumnitrat, organische Substanzen. Netzmittel oder ähnlich wirkende Mittel zugesetzt werden und/oder die Mediumtemperatur mit d-- gleichen Maßgabe gesteuert wird.

4. Verfahren nach den Ansorüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Medium bei seiner Siedetemperatur zur Anwendung gebracht wird.

5. Verfahren nach den Anspiüchen 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Medium in der Zone einer Rührbehandlung unterzogen wird, insbesondere mit Hilfe von Düsen oder Injektoren, die zumindest im Bereich des Drahts eine Bewegung des Mediums bewirken, wobei die Düsen oder Injektoren zu diesem Zweck mif dem Medium selbst und/oder einem anderen Medium von flüssiger, gasförmiger oder nebelartiger Beschaffenheit beschickt wird, dessen Temperatur am Siedepunkt des Kühlmittels oder möglichst nahe darin liegt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß Durchsatzmenge oder Druck des den Injektoren zugeführten Mediums über die gesamte Bahn der Windungen hinweg mit der Maßgabe reguliert wird, daß die allotropische Umwandlung des Drahts einer vorgegebenen Entwicklung folgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzone in mindestens zwei Stufen in jeweils einem separaten Behälter durchlaufen wird, deren erste mindestens eine unzerstäubte Flüssigphase enthält, wobei die Kühlung so gesteuert wird, daß die allotropische Umwandlung des Drahts beim Austritt aus dem ersten μ Behälter begonnen hat und beim Verlassen des letzten Behälters abgeschlossen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem im ersten Behälter enthaltenen Medium und dem Draht derart reguliert wird, daß der Beginn der allotropischen Umwandlung bei einer im gleichen Bereich liegenden Temperatur erfolgt wie sie

der Bleipatentierung entspricht.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Draht bis zum Beginn der allotropischen Umwandlung im ersten Behälter verbleibt, ohne jedoch 10% der gesamten Umwandlung zu überschreiten, wonach das Drahtmaterial in den letzten Behälter übergeben wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Draht und Medium im zweiten Behälter derart reguliert wird, daß die restliche allotropische Umwandlung unter weitmöglichst an der Isothermen liegenden Bedingungen stattfindet, wobei diese Regulierung durch entsprechende Veränderung der Temperatur und/oder der Zusammensetzung des Mediums erfolgt.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierung des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Dr^ht und dem Medium im zweiten Behälter unter Ausschaltung oder Einschränkung von Rekaleszenzwirkung bzw. unter Vermeidung jeder martensitischen oder bainitischen Abschreckung oder Härtung im Draht vorgenommen wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in solchen Fällen, wo der Draht auf seinem Weg vom ersten zum letzten Kühlbehälter eine beispielsweise ruhige Luft umfassende Zwischenzone passiert, die Kühlleistung des im letzten Behälter enthaltenen Mediums so erhöht wird, daß die Eigenschaften des Drahts beim Verlassen des ersten Behälters unverändert erhalten bleiben.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzone mindestens zwei in jeweils einem gesonderten Behälter vorgesehene Stufen umfaßt, in denen der Draht jeweils eine entsprechende Zeit verbleibt, und die ein Medium enthalten, das eine kontrollierte Abkühlung des Drahtmaierials bewirkt, wobei das Medium des letzten Behälters mindestens eine c^erstäubte Flüssigphase enthält, und die Gesamtbehandlung derart vorgenommen wird, daß die Dr&hitemperatur im ersten Behälter um 5^; C bis 15⁼ C pro Sekunde fällt und die allotropische Umwandlung im ersten Behälter beginnt, und daß das Drahtmaterial solange im ersten Behälter gehalten wird, daß die Umwandlung darin bis auf weniger als 10 Vol.-% des Drahts abläuft, und daß der Draht in den letzten Behälter überführt wird und dort solange verweilt wie nötig, um die so isotherm wie möglich im Bereich 700°C bis 600^;C stattfindende allotropische Umwandlung nicht zu begrenzen, wobei der Draht die beiden Behälter in Form von auf einen Förderer abgelegten nicht geschlossenen, vorzugsweise ausgefächerten, Windungen passiert.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierung des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Draht und dem im zweiten Behälter befindlichen Medium mit der Maßgabe erfolgt, daß die restliche allotropische Umwandlung unter möglichst nahe bei der Isothermen liegenden Bedingungen abläuft, und zwar durch entsprechende Änderung der Temperatur bzw. der Zusammensetzung des Kühlmediums.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierung des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Draht und dem Medium im zweiten Behälter unter Aus-

schaltung oder Einschränkung von Rekaleszenzwirkung bzw. unter Vermeidung jeder martensitischen oder bainitischen Abschreckung oder Härtung im Draht vorgenommen wird.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 15. dadurch gekennzeichnet, daß in solchen Fällen, wo der Draht auf seinem Weg vom ersten zum letzten Kühlbehälter eine beispielsweise ruhige Luft beinhaltende Zwischenzone passieren muß. die Kühlleistung des im letzten Behälter enthaltenen Mediums so erhöht wird, daß die Eigenschaften des Drahts beim Verlassen des letzten Behälters unverändert erhalten bleiben.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 16, bei welcher in einem Behälter für Kühlmittel ein Förderer für ausgefächerte Windungen schräg angeordnet ist. dessen Einlaß unter dem oberen Kühlmediumspiegel und dessen Auslaß über der Oberfläche des Kühlmediums liegen, wobei die Ablage des Drahtes in Form ausgefächerter Windungen am einlaßseitigen Ende des Förderers sowie das Ausheber, dieser Windungen am aiistragseitigen Ende des Förderer: erfolgt, und der Behälter mit einer Haube zum Auffangen und Niederschlagen der aus dem Bad aufsteigenden Dämpfe abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer mit einer die Windungen beaufschlagenden Blas- bzw. Spritzeinrichtung versehen ist, deren Intensität in Abhängigkeit von der Fortbewegung auf dem Förderer regulierbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Behälter mit Förderern vorgesehen sind, welche Behälter von einem dichten Gehäuse in Form einer Brücke umgeben sind, dessen Einlaß unter dem Medienspiegel im ersten Behälter liegt und das austragseitige Ende des ersten Förderers umschließt, und dessen Auslaß unter der Medienoberfläche des zweiten Behälters sowie über dem Eintragende des zweiten Förderers angeordnet ist, wobei das Gehäuse Mittel aufweist, um an seinem Eintragende eine Atmosphäre mit den jeweils gewünschten Eigenschaften herzustellen.