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Verfahren und Vorrichtungen zur Warmbehandlung von Stahldraht oder
-band Die Erfindung betrifft verbesserte Verfahren und Vorrichtungen für die Wärmebehandlung
von Stahldraht oder -band.
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Bei der Wärmebehandlung von Stahldraht oder -band im Durchlauf wurde
das Gut früher meist durch einen vorzugsweise mit Gas befeuerten Heizofen hindurchgeführt.
Diesem Verfahren haften Mängel an. Die Oberfläche des Drahtes wird stellenweise
entkohlt, das- Erhitzen erfolgt zu langsam, und das Gut muß auf eine höhere Temperatur
erhitzt werden als diejenige, von der aus es zur Härtung abgeschreckt werden soll.
Man hat bereits versucht, diese Nachteile dadurch zu beheben, daß das Gut durch
Widerstandserhitzung erwärmt wird. Solche Versuche sind seit 5o Jahren angestellt
worden, doch hat sich keines der Verfahren in der Praxis einführen können.
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Das Erhitzen des Drahtes oder Bandes wurde dabei- so durchgeführt,
daß ein elektrischer Strom durch ein Stück bestimmter Länge geleitet wurde.
Der
Draht oder das. Band wurde.bei..Erreichen der gewünschten Temperatur in einem gleichzeitig
als. Stromführungselektrode wirkenden metallischen Schmelzbad, der sogenannten Kühlbadschmelze.,
abgeschreckt.
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Erfindungsgemäß wird nun als vordere Elektrode, älsö 'als' diejenige
Elektrode, die der Draht beim-Durehlauf zuerst passiert, auch eine Schmelze vorgesehen,
die im folgenden als Kontaktschmelze bezeichnet wird. Das Aufheizen des Behandlungsgutes
erfolgt also durch Widerstandserhitzung derart, daß beide Elektroden als Schmelzen
ausgebildet sind, wobei der ersten zu durchlaufenden Schmelze nur die Aufgabe der
Stromzuführung zukommt.
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Man hat schon bei der Behandlung von Draht Schmelzbäder, die als Kühlbäder-
dienten, gleichzeitig zur Stromzuführung verwendet, jedoch hat man nicht die als
Elektroden dienenden Vorrichtungen, soweit sie nur der Stromzuführung dienen sollten,
ebenfalls als Schmelzen ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, daß dies jedoch
der entscheidende Schritt für die Brauchbarmachüng der Widerstandserhitzung im Rahmen
der vorliegenden Verfahren ist und daß durch diesen Schritt die bisher der Widerstandserhitzung
entgegenstehenden Schwierigkeiten behoben wurden.
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Die Erfindung kann angewendet werden, um in kontinuierlichem Arbeitsgang
Stahldraht u. dgl. durch seinen elektrischen Widerstand auf Temperaturen über dem
oberen Umwandlungspunkt zu erhitzen, woraufhin er auf eine gewünschte be-_ stimmte
Temperatur abgeschreckt wird, von der aus er dann weiterbehandelt oder bis auf Raumtemperatur
abgekühlt wird.
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Im Rahmen der Erfindung werden auch Vorrichtungen und Verfahren angegeben,
um das auf diese Weise auf bestimmte Temperaturen abgekühlte Gut sofort im Durchlaufverfahren
weiter auf Raumtemperatur in geregelter Weise abzukühlen, um dem Stahl z. B. die
für Federstahl erforderlichen Eigenschaften zu -geben.
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Außer der Vermeidung der geschilderten Mängel besitzt das neue Verfahren
deutliche Vorteile. Die für die- Durchführung des Verfahrens erforderliche Einrichtung-
ist günstig sowohl hinsichtlich der Erstellungs- als auch der Unterhaltungskosten.
Die Einrichtung- kann ohne weiteres mit für die weitere Bearbeitung des wärmebehandelten
Drahtes erforderlichen Einrichtungen zusammengebaut werden. Das Erhitzen des Drahtes
erfolgt rasch über den ganzen Querschnitt, und der Draht befindet sich nur eine
so kurze Zeit lang auf hoher Temperatur, daß sich kaum Zunderbildet. Während des
Erhitzens kann der Draht ohne. Schwierigkeit im- geschlossenen Raum geführt
werden; um Wärme Verluste zu vermeiden oder um eine bestimmte Atmosphäre in der
Umgebung des Drahtes aufrechtzuerhalten.
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Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen für das Verfahren
und die Vorrichtung an Hand der schematischen Zeichnungen beschrieben. Fig-.i a;
i,- b, i c und i d ergebe- -zusammen eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der
Vorrichtung für die Wärmebehandlung von Draht, der für Federn verwendbar ist.
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Fig: 2 a, :2h, 2-c und 2 d ergeben zusammen eine Seitenansicht der
Vorrichtung nach Fig. i a, i b, i e und i d, wobei der Schnitt auf der Linie I-I
verläuft.
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In der dargestellten Ausführungsform können sechs Drähte gleichzeitig
behandelt werden. Die zu behandelnden Drähte i werden jeder durch die Einrichtung
von links nach rechts mittels mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufender Haspeln
üblicher ,Bauart (die nicht dargestellt sind) hindurchgezogen. Die Drähte gelangen
zu der Maschine von ebenfalls nicht dargestellten Vorratshaspeln üblicher Bauart,
deren Fassungsvermögen vorzugsweise so ist, daß jede so viel Draht in einem Stück
enthält, als an einem Tag behandelt wird.
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Auf einem. Gestell :2 ist leicht erhöht eine Kontaktwanne 3 angeordnet.
An beiden Enden der Wanne sind je ein Satz auf einer gemeinsamen Lagerwelle 5 angeordneter
Rollen 4 vorgesehen. Die Rollen sind voneinander und von der Welle durch Unterlegestücke
6 und Büchsen 7 isoliert. Unterhalb des Rollensatzes, über- den die Drähte beim
Eintritt in die Maschine zuerst herübergehen, ist eine Ölwanne 8 so angeordnet,
daß die Rollen an ihrem Urüfang das öl berühren, beim Umdrehen mitnehmen und die
darübergehenden Drähte damit benetzen. Zwischen diesem Rollensatz und der Kontaktwanne
ist ein Drahtwischer 9 aus Filz so angeordnet, daß.die Drähte durch ihn hindurchgezogen
werden, ehe sie in die Kontaktwanne 3 -eintreten.
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Die Seitenwandungen, Stirnwandungen und der Boden der Kontaktwanne
3 sind wärmeisoliert und beistehen aus elektrisch isolierendem Werkstoff. In die
Wanne 3 sind lange schmale Metalltröge io eingesetzt, je einer für jeden der zu
behandelnden Drähte; und jeder der Tröge ist mit einem Metall oder einer Legierung
ii von niedrigem Schmelzpunkt gefüllt. Diese Tröge sind untereinander elektrisch
isoliert, und in jedem ist seitlich ein Drahtlenker 12 angeordnet, der von der Seitenwand
des Troges, an der er befestigt ist, elektrisch isoliert ist. Diese Lenker 12 bestehen
aus einem abwärts gerichteten flachen Arm- 13 aüsc hitzebeständigem Werkstoff,
an dem eine schmale Walze 14 drehbar befestigt und so angeordnet ist, daß sie sich
unterhalb der Oberfläche der geschmolzenen Legierung und in einer zur Ebene des
flachen Armes-parallelen Ebene dreht.
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Im Böden jedes Troges io ist ein- elektrisches Heizelement 15
vorgesehen; @ dem Strom- von einer nicht dargestellten Stromquelle aus mittels der
Zuführungsdrähte 16 zugeleitet wird, die durch die Stirnwand der Wanne 3 hindurchgeführt
sind. Außerdem ist in jedem Trog io ein Schutzrohr 17 mit einem Thermostat angeordnet,
der mit Hilfe des dixrch die Wand der Wanne 3 hindurchgeführten Drahtes 18 den Heizstrom
mittels bekannter Einrichtungen und Schaltungen überwacht. --
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IM.- Böden der- Wanne 3. =sind=.:Kbntaktstifte i9 vorgesehen, und zwar mindestens
einer. für jeden Trog io, die mit der in den Trögen-io. befindlichen Legierung 1.i
in -elektrischem Kontakt stehen.
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Eine Schicht feingekörnter Kohle 2o schützt die Oberfläche der Legierung
i r .gegen Oxydation--in geschmolzenem Zustand.
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Mit Abstand in Längsrichtung von, der Kontaktwanne 3 ist eine eine
Metallschmelze enthaltende, weniger erhöht angeordnete Kühlbadwanne 2i vorgesehen.
Diese Wanne umfaßt einen einzigen Behälter 22, der aus elektrisch isoliertem Metall
besteht und außerdem durch eine dicke Wärmeisolierung 22" geschützt ist. Kühlrippen
23 aus -Kupfer, welche in Längsrichtung am Boden des metallischen Behälters 22 angeordnet
sind, erstrecken sich in einen Umlaufkanal 24, . in dem zur Regelung der Temperatur
in dem Behälter 22 Kühlluft kreist.
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Zwischen der Kontaktwanne .3 und der Kühlbadwanne 2i ist ein langer
Kasten 2-5 mit offenen Enden vorgesehen. Die beiden Enden .des Kastens stützen sich
auf die Kontaktwanne und die Kühlbadwanne. Der Kasten besteht aus elektrisch isolierendem
Werkstoff- von geringem- Wärmeleitvermögenund ist durch Trennwände in Abteile für
den Durchgang der verschiedenen Drähte unterteilt. Der Kasten 25 schützt vor Wärmeverlust
und verhindert, daß das Ende eines gerissenen Drahtes die anderen Drähte in der
Heizzone berührt.
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Um die Länge der Heizstrecke zwischen der Kontaktwanne 3 und der Kühlbadwanne
21 verändern zu können, können diese Wannen in Längsrichtung verstellbar angeordnet
werden. Wird die Heizstrecke verkürzt, so wird der Kasten 25 entfernt oder durch
einen kürzeren ersetzt.
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Ein durch die Wand der Wanne 21 hindurchgeführter elektrischer Leiter
26 steht in elektrischem Kontakt mit dem Metallbehälter 22. Zwischen den Leiter
26 und die erwähnten Kontaktstifte i9 ist in Serie eine passende Stromquelle 27
geschaltet, und zwar in einem Stromkreis 28, der durch die Metallschmelzen in den
Wannen 3 und 21 und die dazwischen erhitzten Drähte i vervollständigt wird.
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Weitere Stromkreise 29 verbinden den erwähnten Leiter 26 mit j edem
der Kontaktstifte i 9, und in j edem dieser Stromkreise ist ein Kondensator
30 vorgesehen, der einen Nebenschluß für die elektromotorischen Kräfte bildet,
welche ohne einen solchen Weg eine Lichtbogenbildung zwischen dem geschmolzenen
Metall des Bades und dem daraus herausgezogenen Draht hervorrufen würden. In der
dargestellten Ausführungsform sind papiergewickelte Kondensatoren verwendet, die
eine Kapazität von io Mikrofarad besitzen.
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In der Kühlbadwanne 21 befindet sich ein Bad 31 von geschmolzenem
Metall. In der dargestellten Ausführungsform wurde eine eutektische Pb-Sn-Legierung
benutzt: Dieses Metall wird auf der gewünschten Kühlbadtemperatur durch darin versenkte
elektrische Heizeinheiten 32 gehalten, die in bekannter Weise geregelt werde und,
mit den Kühlrippen 23 zusammenwirkend, die Temperatur dieser -.Schmelze:: innerhalb..
eines - engen- Rerei.chs halten.. . 1 Zwei Stangen 33 -sind im Abstand voneinander
quer über der Kühlbadwanne.2i angeordnet und tragen jede eine Mehrzahl von Lenkern
34. jede. Stange ist mit j e einem- Lenker für jeden Draht ausgerüstet. Diese Lenker
34 entsprechen in ihrer Bauart den in den Kontakttrögen. io benutzten Lenkern 1:2.
Die Stangen können in Längsrichtung des Topfes verstellt werden, wodurch der Zeitraum,
währenddessen die Drähte in der Kühlbadschmelze verbleiben, verändert werden kann.
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Die Oberfläche der Metallschmelze 31 ist gegen Oxydation durch eine
Öldecke geschützt, die durch einen in der Mitte der- Wanne 21 zwischen den beiden
- Lenkersätzen 34 in die Oberfläche des Metalls eintauchenden Dämm 35 in zwei Abschnitte
unterteilt -ist. Auf der Oberfläche des Metalls an dem. Eintrittsende der Wanne
21 wird eine dünne Decke.36 von 01 vorgesehen, welches aus in der Nähe des Dammes
35- angeordneten . Düsen 37 strömt und durch einen Auslaß 38 in der Stirnwand der
Wanne 21 wieder austritt. Dieses. Öl kreist durch. ein nicht dargestelltes Rohrsystem
mit Pumpe, welches in üblicher Weise mit dem Auslaß 38 und -den Düsen 37 in Verbindung
steht.
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Auf dem anderen Abschnitt der Badoberfläche wird eine ziemlich dicke
Schicht Kühlö139 vorgesehen, welches zu anderen Zwecken da ist als zum Schutz der
Badoberfläche und mit einer Ölmenge zusammenhängt, die sich in einer nunmehr zu
beschreibenden Anlaßwanne 4o befindet. ,-In der Nähe des Auslaßendes der Kühlbadwanne
21 befindet sich in der Verlängerung der Wanne 21 eine Kühlölwanne 40, die Kühlöl
41 enthält. .In der Wand der Kühlbadwanne 21 sind am-Austrittsende oberhalb der
Metallschmelzen eine Anzahl von Öffnungen 42 vorgesehen, durch die die benachbarte
Wanne 40 zugänglich ist, und zwar je eine Durchgangsöffnung für jeden der Drähte
i. Das Kühlöl 41 fließt durch diese Öffnungen 42 hindurch auf die Oberfläche der
Metallschmelze 31 und zu einem Überlau ftrog 43 in der Nähe des Dammes 35. Innerhalb
der Kühlbadwanne 2 1 ist in der Nähe der Öffnungen 42 eine kleine Walze q4 so angeordnet,
daß die darüberlaufenden Drähte i in Mittelrichtung durch die Öffnungen 42 hindurchgeführt
werden. In der Kühlölwanne 4o befindet sich in der Nähe dieser Öffnungen 4a ein
Damm 45, über den hinüber das Kühlö14r durch die Öffnungen 42 hindurch auf die Metallschmelze
31 fließt. Oben auf dem Damm 45 befinden sich spitz zulaufende Rinnen 46, durch
welche das 0141 hindurchfließt und die so angeordnet sind, daß die Drähte
i dort hindurchgehen, -wenn sie durch die Öffnungen 42 hindurchgezogen werden. In
gleicher Weise fließt das Kühlöl 41 über einen entsprechenden Damm 47 am Auslaßende
der Kühlölwanne 40 hinüber. Das so überlaufende 01 und- das Öl aus dem Überlauf
43 werden in einem unter der Wanne 4o angeordneten Vorratsbehälter 48 gesammelt
und nach Abkühlung durch einen in der Mitte der Wanne 4o befindlichen Einlaß 49
wieder in die
Wanne zurückgeleitet. Die Verbindungen für diesen
Kreislauf und die Kühl- und Pumpvorrichtungen sind von üblicher Bauart und nicht
dargestellt. Ein mit Ventil versehener Sumpf 5o, der in der Wanne4o in der Nähe
der Kühlbadwanne 2i vorgesehen ist, ermöglicht es, das Öl überlaufen zu lassen,
anstatt es durch die Öffnungen zu dem Überlauftrog 43 zu leiten. Dieser mit Ventil
versehene Sumpf 5o entläßt das Öl unmittelbar in den Vorratsbehälter 48.
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Ein Ölwischer 51 ist in der Nähe des Auslaßendes der Wanne 4o angeordnet.
Es sind ferner Walzen 52 vorgesehen, über welche die Drähte in ein Anlaßbad 53 geführt
werden, wenn sie aus dem 01 41 und durch den Wischer 51 hindurchgezogen werden.
Das Anlaßbad 53 ist von üblicher Bauart und wird wie üblich durch Heizelemente 54
elektrisch beheizt. Außerhalb des Anlaßbades 53 sind übliche, mit gleichbleibender
Geschwindigkeit den Draht aufnehmende Haspeln vorgesehen, welche die einzelnen Drähte
i durch die verschiedenen Abschnitte der beschriebenen Vorrichtung hindurchziehen.
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Die verschiedenen Teile der Vorrichtung sind vorstehend mit Bezug
auf ihre Benutzung für die Wärmebehandlung von Stahldraht für Federn nach einem
neuen, nunmehr darzulegenden Verfahren beschrieben -worden.
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Die wesentlichen Schritte, die bei allen Anwendungen des neuen Wärmebehandlungsverfahrens
von Stahl in Form von Draht od. dgl. unternommen werden, sind, wenn auch das Verfahren
im Hinblick auf das jeweils gewünschte Enderzeugnis im einzelnen abgeändert werden
kann, die folgenden: i. Der zu behandelnde Draht wird mittels des Widerstandes,
den er dem Durchfluß eines elektrischen Stromes entgegenstellt, erhitzt, der ihm
durch zwei mit Abstand voneinander angeordnete Elektroden zugeleitet wird, mit denen
der Draht in Berührung steht, während er mit gleichförmiger Geschwindigkeit vorgeschoben
wird, wobei jede der beiden Elektroden durch eine Metallschmelze gebildet wird.
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2. Der so erhitzte Draht wird, sobald er seine höchste Temperatur
erreicht, dadurch abgeschreckt, daß er in die zweite Metallschmelze eintaucht, die
so temperiert ist, daß der Draht schnell auf die gewünschte, genau einstellbare
Temperatur abgekühlt wird.
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Durch Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes, der Entfernung
zwischen den Elektroden sowie der Stromstärke kann jede beliebige gewünschte Erhitzungstemperatur
für den Draht bis zu seinem Abkühlen in der als die zweite Elektrode wirkenden Kühlbadschmelze
eingestellt werden. In der Regel ist es wünschenswert, diese Faktoren so aufeinander
abzustimmen, daß der Draht die gewünschte Temperatur so schnell als möglich .erreicht,
d. h. so schnell, als dies mit den in dem kontinuierlichen Verfahren nachfolgenden
Schritten verträglich ist. In der Praxis erfolgt das Erhitzen so schnell, daß der
Draht, selbst wenn er nicht von einer schützenden Atmosphäre umgeben ist; keine
entkohlten Oberflächenstellen aufweist. . Die besseren Eigenschaften des nach der
Erfindung wärmebehandelten Stahldrahtes sowohl hinsichtlich der Ziehbarkeit als
auch der Verwendbarkeit für Federn und für andere Zwecke dürften weitgehend den
beschriebenen Anfangsschritten des Verfahrens zuzuschreiben sein. Insbesondere ist
der nach der Erfindung erhitzte Draht sehr viel besser hinsichtlich seines Gefüges
als der Draht, der in üblicher Weise erhitzt worden ist, da das gleichmäßige Erhitzen
von innen her und die Tatsache, daß der Draht hoher Temperatur nur sehr begrenzte
Zeit ausgesetzt wird, zu einem Erzeugnis führen, welches nur sehr geringes Kornwachstum
aufweist.
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Das von dem Wischer 9 auf den Drähten i belassene Öl ergibt eine Oberfläche,
an der das Metall des Kontaktbades nicht anhaftet. Weiter bildet das auf der Kühlbadschmelze
befindliche Ö136 beim Eintritt der Drähte in die Kühlbadwanne 21 eine dünne Schicht
verbrannten Öles auf den heißen Drähten, wodurch verhindert wird, daß das geschmolzene
Metall an den Drähten anhaftet, während sie durch die Wanne hindurchgeführt werden.
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Wenn man Stahldrähte nach der Erfindung und unter Benutzung der beschriebenen
Vorrichtung wärmebehandelt, um die für Federn wünschenswerte Eigenschaft zu erzielen,
werden die Drähte i durch die in den Kontakttrögen io befindliche Kontaktschmelze
und durch die Kühlbadschmelze in der Kühlbadwanne 2i hindurchgeführt, während mittels
einer passenden Stromquelle 27 in dem Stromkreis 28 eine vorbestimmte Spannung zwischen
den beiden Schmelzen aufrechterhalten wird. Die Spannweite, die Vorschubgeschwindigkeit
und die Stromstärke werden so abgeglichen, daß die Drähte in die Kühlbadschmelze
mit einer Temperatur eintreten, bei der Gamma-Eisen vorliegt. In der Praxis wird
diese Temperatur ein wenig oberhalb des Umwandlungspunktes gehalten, d. h., im Fall
von Stählen üblicher Zusammensetzung werden die Drähte von einer Temperatur von
ungefähr 8oo° C abgeschreckt.
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Die Isolation der Lenkerarme 12 von den Metallwandungen der Tröge
i i verhindert eine Lichtbogenbildung, die sonst auftreten würde, wenn Strom durch
die Metallwände und durch die Lenkerarme zu den Walzen 13 fließt, die wegen der
Haltbarkeit aus Hartmetall bestehen. Die Bildung von Lichtbogen von der Oberfläche
der Metallschmelze zu den Drahtoberflächen, durch die der Draht beschädigt werden
würde, wird ferner durch die schon beschriebene Anordnung von Kondensatoren
30 in den Stromkreisen 29 vermieden.
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In der Kühlbadwanne 2i wird die Kühlbadschmelze auf einer solchen
Temperatur gehalten, daß die Drahttemperatur innerhalb von i oder 2 Sekunden auf
einen Bereich unterhalb derjenigen Temperatur sinkt, bei denen sich bei der Umwandlung
Perlit bildet. Doch wird der Draht in dieser Schmelze auf einer Temperatur gehalten,
die oberhalb der Temperatur der raschen Martensitbildung liegt. Im Fall der Verarbeitung
von gewöhnlichem Stahldraht wird die Temperatur der Kühlbadschmelze
in
der Nähe von 22o° C liegen. Der so in der Kühlbadwanne 21 abgekühlte Draht wird
nach wenigen Sekunden aus dem Bad herausgezogen und weiter abgekühlt. Hierzu wird
der Draht zunächst aus der Kühlbadschmelze durch eine Barüberliegende Menge Kühlöl
herausgezogen, die durch die Barunterliegende Metallschmelze erhitzt wird. Die Drähte
werden aus der Kühlbadwanne heraus-, durch das Öl hindurch- und in das in der Ölkühlwanne
4o befindliche Öl gezogen, wobei die Drähte ständig unterhalb der Öloberfläche bleiben.
Sind die Drähte ungefähr auf Raumtemperatur abgekühlt, so werden sie aus der Wanne
herausgezogen und in einer üblichen Bleiwanne angelassen.
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Es wurde gefunden, daß die zweite Abkühlung in Öl sehr sorgfältig
vorgenommen werden muß. Doch ermöglicht das Verfahren in einfachster Weise eine
Überwachung und Aufrechterhaltung gleichbleibender Bedingungen. Hat man die Bedingungen
festgestellt, die erforderlich sind, um einem bestimmten Stahl gewisse bestimmte
Eigenschaften zu verleihen, so kann das Verfahren auf diese Bedingungen eingestellt
werden und bei geringer Überwachung oder überhaupt ohne Überwachung für unbegrenzte
Zeit so fortgesetzt werden.
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So wurde z. B. auf diese Weise mittels der beschriebenen Vorrichtung
schwedischer Stahldraht von ungefähr 3,2 mm Durchmesser und der folgenden Zusammensetzung
wärmebehandelt:
| Kohlenstoff . . . ....... . ... o,65 bis o,700/0 |
| Mangan . . . . . . . . . . . . , . . . . 0,45 - 0,500/0 |
| Silizium ................ 0,16 - o,210/0 |
| Schwefel, höchstens ....... o,o2o% |
| Phosphor, höchstens ....... 0,o25 0/0 |
Dieser Draht wurde, wie beschrieben, auf ungefähr 80o° C erhitzt. Diese Temperatur
wurde durch entsprechende Veränderung der Heizstromstärke aufrechterhalten, die
selbsttätig durch eine fotoelektrische Zelle bewirkt wurde. Die Kühlbadschmelze
wurde auf ungefähr 2i8° C gehalten, die Drähte blieben in ihr ungefähr 4 Sekunden.
Aus dieser Schmelze wurden sie, wie beschrieben, durch Abkühlöl mit einem Flammpunkt
von 235° C und einem Zündpunkt von 265° C gezogen. Das über der Schmelze liegende
Öl nahm im wesentlichen die Temperatur der Schmelze an. Nach 2o Sekunden wurden
die Drähte aus dem Ölkühlbad mit einer Temperatur von ungefähr 52° C herausgezogen
und wurden durch ein Blei-Anlaßbad 53 hindurchgeführt, das auf ungefähr 482° C gehalten
wurde. In diesem Bad blieben die Drähte ungefähr 18 Sekunden lang.
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Der so behandelte Draht zeigte die folgenden physikalischen Eigenschaften:
| Elastizitätsgrenze |
| (nach J o h n s o n) . . . . . . etwa 15 o kg/mm2 |
| Streckgrenze (o,20/9 Verfahren) - 156 kg/mm2 |
| Zugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . - 164 kg/mm2 |
| Dehnung (2 Zoll) . . . . . . . . . . . . 90/0 |
| Einschnürung ............... 60% |
| Härte (R.) . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 bis 47 |
Bei einem weiteren Beispiel wurde handelsüblicher Stahldraht (Durchmesser ungefähr
2,3 mm) nach üblichen Methoden und nach der Erfindung wärmebehandelt und die Ergebnisse
verglichen. Der Stahl wies die folgende Zusammensetzung auf:
| Kohlenstoff ........................ o,63 % |
| Mangan ........................... i,01 0/0 |
| Silizium ........................... 0,19 0/0 |
| Phosphor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 0,017'/o |
| Schwefel .......................... o,o22% |
Ein Ring wurde geteilt und der erste Teil in üblicher Weise in einem Ofen auf eine
Temperatur von ungefähr 815' C erhitzt, in Öl abgeschreckt und in einem Bleibad
bei ungefähr q.26° C angelassen. Der zweite Teil, der nach dem Verfahren und mit
Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung wärmebehandelt wurde, war auf ungefähr
80o° C erhitzt, als er in die Kühlbadschmelze eintrat, deren Temperatur auf ungefähr
2i8° C gehalten wurde. Nach 3 Sekunden wurde er mit einer Temperatur von ungefähr
:218' C aus der Kühlbadschmelze herausgezogen und wurde, wie oben beschrieben, weiter
in Öl abgekühlt, woraufhin er in einem Bleibad bei ungefähr q.26° C angelassen wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der beiden so behandelten Teile waren die folgenden:
| Nr. i Nr. 2 |
| Zugfestigkeit ....... etwa 174,0 174,0 kg/mm2 |
| Elastizitätsgrenze |
| (nach johnson) 142,0 16o,okg/mm2 |
| Dehnung (io Zoll) ... 314 3,1 0/0 |
| Dehnung (2 Zoll) . . . 6,3 5,21/0 |
| Einschnürung ....... 53,0 54,80/0 |
| Anzahl der Verwindun- |
| gen auf io Zoll .... 16,o 25,o |
| Härte (R,) . . . . . . . . . . 47,0 48,0 |
Das Verfahren nach der Erfindung wurde auf Draht aus schwedischem Stahl der oben
an erster Stelle angegebenen Zusammensetzung und Dicke angewendet, um diesem Draht
die für das Herunterziehen wünschenswerten Eigenschaften zu verleihen.
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Dabei wurden die Drähte auf dem Weg zwischen der Kontaktschmelze i
i und der Kühlbadschmelze 31 so weit erhitzt, daß sie beim Eintritt in die Kühlbadschmelze
eine Temperatur von ungefähr 80o° C aufwiesen. Die Kiihlbadwanne wurde auf einer
Temperatur von ungefähr 26o° C gehalten. Wenn die Temperatur der Drähte auf die
Temperatur der Kühlbadschmelze erniedrigt war, wurden sie aus der Legierung herausgezogen
und unmittelbar zu der Bleiwanne 53 geführt, die auf einer Temperatur von ungefähr
454' C gehalten wurde. Zwischen der Kühlbadwanne 2i und der Bleiwanne 53 wurden
die Drähte nochmals auf eine Temperatur von ungefähr q.54° C erhitzt, mit der sie
in die Bleiwanne 53 eintraten. Die Erhitzung wurde dadurch bewirkt, daß man einen
passenden Heizstrom durch die Drähte hindurchschickte, der mittels der Kühlbadschmelze
und der Anlaßschmelze, also mittels geschmolzener Metalle in den Wannen 21 und 53
zugeführt wurde. Die Drähte
würden in der Anlaßschmelze etwa 1.8
Sekunden belassen, woraufhin sie herausgezogen und mit Luft -auf Räumtemperatur
abgekühlt wurden. Nach dieser Behandlung zeigten die Drähte ein feines, gleichmäßiges
Gefüge und wiesen die folgenden für das -Herunterziehen vorzüglichen physikalischen
Eigenschaften auf:
| Zugfestigkeit : . . . . . . -. . . . . . . .. . etwa i2o kg/mm2 |
| Dehnung (2 Zoll) . . . . . . . . . . . . . 110/0, |
| Einschnürung ................ 7o°/0, |
| Härte (R,) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 bis 36 . |
Es ist ersichtlich, dal bei der Benutzung der beschriebenen Vorrichtung für die
soeben beschriebene Wärmebehandlung die Drähte nicht in dem Ölbad 4o abgekühlt werden,
sondern daß sie daran vorbeigeführt und sofort wieder durch Strom erhitzt werden,
der durch die Kühlbadschmelze (Kühlbadwanne 2,1) und die Temperschmelze (Bleiwanne
53) zugeführt wird. -Diese neue Wärmebehandlung kann auch bei dem als »Patentieren«
bekannten Verfahren benutzt werden, mit dem man den Draht füx_ das Herunterziehen
vorbereitet. Dieses »Patentieren« wird bekanntlich so vorgenommen, däß man die Drähte,
wie schon dargelegt; bis über die kritische Temperatur des jeweiligen Stahles erhitzt
und in ein Bleibad einbringt, das auf ungefähr 5 io° C gehalten wird. Die Drähte
werden nach dem Abkühlen auf dieser Temperatur von ungefähr 5 io° C eine beträchtliche.
Zeit lang gehalten, ehe sie luftgekühlt werden. - -Es wurde nun die Erfindung auch
für dieses »Patentieren« angewendet und dabei die bereits beschriebene Vorrichtung
benutzt. Im Rahmen von Vergleichsversuchen wurde die Hälfte eines Ringes handelsüblichen
Stahldrahtes auf ungefähr goo° C erhitzt, während der Draht von der Kontaktschmelze
ri (Kontakttröge io) zu der Bleiwanne 53 lief. Die Schmelze in der Bleiwanne wurde
auf einer Temperatur von ungefähr 524° C gehalten, und der Draht wurde so lange
darin belassen, bis er auf diese Temperatur abgekühlt war. Aus den Kontakttrögen
i0 würde der Draht also unmittelbar zu der Bleiwanne 53 geführt, und zwar durch
isolierte Durchgänge hindurch, um die Wärme zu bewahren. Der Draht wurde ungefähr
18 Sekunden lang in der auf einer Temperatur von etwa 524° C gehaltenen Bleiwanne
53 belassen und wurde dann luftgekühlt.
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Der so behandelte Draht wies ein Gefüge auf, welches dem Gefüge von
nach den üblichen Verfahren patentiertem Draht ähnlich war, doch hatte er ein viel
feineres Korn - und -die folgenden physikalischen Eigenschäften: Elastizitätsgrenze
. . . . . . . . . . .. etwa 59,0 kg/mm2 Streckgrenze . . . . . .-. . . .
. . . . . . - 74,0 kg/mm2 Zugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . - I 11,0
kg/mm2 Dehnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11,5'10, Einschnürung . .
. . . . . . . . . . . . . 62,o °/o, Härte: (RJ . . . . . . . . .. . . . . . , 26
bis 28 Dieser nach dem beschriebenen Verfahren »patentierte« Draht wurde von etwa
2,3 mm auf etwa o,44 mm Durchmesser in folgenden Schritten heruntergezogen: I. Von
2,3 mm in sechs Zügen auf o,8 mm Durchmesser. .
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2. Dann wurde verkupfert und in sieben Zügen mit kontinuierlich arbeitenden
Maschinen auf einen Durchmesser von etwa o;44 mm gezogen. Die Eigenschaften dieses
Drahtes nach dem Ziehen waren die folgenden: Zugfestigkeit nach den ersten Zügen
etwa 249 kg/mm2 und Verwindungen (auf 2ö cm) ioi-bis io8. Endfestigkeit etwa 246
kg/mm2 und Verwindungen (auf 2o ein) Io.5 bis io6. . ..
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Die andere Hälfte desselben Drahtringes wurde nach .üblichen Verfahren.
»patentiert«. Im Gegensatz zu demselben- Draht, der nach dem Verfahren der Erfindung
behandelt worden war, ergaben sich folgende Werte:
| Elastizitätsgrenze . . . . . . . . . . . etwa 48,o kg/mm2 |
| Streckgrenze . . . . . . . . . . . . . . . . - 63,o kg/mm2 |
| Zugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . - 103,0 kg/mm2 |
| Dehnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9,0 °/o: |
| Einschnürung . . . . . . . . . . . . . 29,20/0 |
| Härte=(R,) : . . . . . . . . . . . . . . . . 31 bis 34. |