LU79911A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen waermebehandeln von metallgut - Google Patents

Description

*J A 521

Patentanmeldung

Anmelder ; TREFILARBED S.A.

2, rue Heine, Luxembourg

Vorrichtung zum kontinuierlichen Wärmebehandeln von Metallgut

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Wärmebehandeln von langgestrecktem Metallgut, insbesondere von Draht.

Eine der gebräuchlichen Arten der Wärmebehandlung von Draht ist das Patentieren, durch welches das Drahtgefüge über eine Austenitisierung möglichst vollständig in ein Sorbitgefüge überführt werden soll.

Bereits im Jahre 1930 ist mit Erfolg versucht worden das klassische Patentieren, bei welchem die Erwärmung des Drahtes auf die erforderliche Patentierungstemperatur in einen beheizten Ofenteil durch Strahlung erfolgt und demzufolge insbesondere bei dicken Drahtabmessungen eine verhältnismässig lange Aufenthaltszeit des Drahtes in den Anlagen erfordert, durch ein elek- v -7.- trisches Patentierverfahren zu ersetzen, bei welchem der Draht einer unmittelbaren Widerstandserhitzung unterworfen wird.

Die hierfür gebräuchlichen Anlagen bestehen generell aus einem Vorwärmbad, zumeist einem Bleibad, das den durchgeleiteten Draht auf 450-550°C aufheizt. Diesem Vorwärmbad, das durch beliebige Mittel auf die hierzu notwendige Temperatur gebracht wird, ist ein ähnliches Bad als Abschreckbad nachgeschaltet.

Beide Bäder sind mit einem Transformator verbunden, so dass der ' durch die flüssigen Metallmengen geleitete Draht auf der Strecke, die er zwischen beiden Bädern frei durchläuft, unter Ausnutzung seines Ohm'schem Widerstands aufgeheizt wird. Durch gezielte Wahl der Transformatorenleistung, sowie der Länge der vom Draht durchlaufenden freien Strecke -der sog. Glühstrecke- wird innerhalb kürzester Zeit die zur Austenitisierung erforderliche Temperatur von etwa 1000°C, die deutlich oberhalb AC3 liegt, erreicht. Beim ‘nachfolgenden Durchlaufen des Drahtes durch das Abschreckbad, in welchem der Draht auf rund 500°C abgekühlt und während etwa 20 Sek. auf dieser Temperatur gehalten wird? erfolgt die Ausbildung des gewünschten feinkörnigen Sorbitgefüges.

Während erhebliche Energiemengen zur Beheizung des Vorwärmbades benötigt werden, muss die durch den glühenden Draht in das Abschreckbad eingeführte thermische Energie wieder abgeführt werden, was einen weiteren energetischen und technischen Aufwand erforderlich macht. Das elektrische Widerstandspatentieren verbraucht in der Tat mehr Energie zum Betreiben der Metallbäder, als zum eigentlichen Widerstandserhitzen des Drahtes.

Es ist versucht worden, den Energieverbrauch dadurch » zu senken, dass man den Draht durch Erhitzen in mindestens einem elektrischen Induktionsofen austenitisierte und ein einziges Iletal.lbad gleichzeitig als Vorwärm-, sowie als Abschreckbad benutz te. Der Vorteil dieses Verfahrens, das in der Tat eine Senkung des gesamten Energieverbrauchs mit sich bringt, wird allerdings durch einen schwerwiegenden Wachteil wieder aufgehoben und zwar ist es erwiesenermassen nicht möglich, Drähte von einem Durchmes - 3 - ser oberhalb 3 mm problemlos durch einen Induktionsofen zu leiten, wenn man gleichzeitig die Aufheizgeschwindigkeit im Ofen und die Geschwindigkeit des Drahtvorschubs mit den metallurgischen Erfordernissen des Patentiervorgangs im Einklang halten muss.

- Das Ziel der vorliegenden Erfindung bestand demnach darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die einerseits die bequem durchführfare Ohm'sehe Widerstandsaufheizung des zu patentierenden Drahtes beibehält und die andererseits den bei diesem an sich ' bekannten Verfahren auftretenden hohen Energieaufwand deutlich reduziert.

Erfindungsgemäss wird dieses Ziel erreicht durch eine Vorrichtung, die generell zwei mit flüssigem Metall, vorzugsweise Blei, gefüllte Pfannen begreift, von denen eine als Vorwärmepfanne und. die andere als Abschreckpfanne ausgebildet ist und die beide mit der Sekundärwicklung eines Transformators verbunden sind und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorwärmepfanne in der Abschreckpfanne teilweise eintauchend angeordnet ist, wobei der Mantel der Vorwärmepfanne gegenüber dem flüssigen Metall der Abschreckpfanne bei einer möglichst hohen Wärmedurchlässigkeit eine vollkommene elektrische Isolierung aufweist.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ab-• schreckpfanne mit einem Pumpaggregat ausgerüstet, üe-bersteigt die Kapazität der Abschreckpfanne die der Vorwärmpfanne um mehr als das Doppelte, so ist der Einbau eines Pumpaggregates jedenfalls zu empfehlen.

Als Pumpaggregat kann ein konventionelles Gerät dienen, das für das ümwälzen von Metallbädern geeignet ist. Das laufende Umwälzen des flüssigen Metalls in der Abschreckpfanne dient einerseits zum Transport thermischer Energie in die unmittelbare Umgebung des Mantels der Vorwärmpfanne und andererseits zum Ver meiden von Ueberhitzungserscheinungen in der Drahteintrittszone.

Die zum Glühen und Austenitisieren des Drahtes benötigte Energie, die im Verlauf des nachfolgenden Sorbitisierens nahezu - 4 - x vollständig an das Abschreckbad übergeht, wird erfindungsgemäss also zum Aufheizen des Vorwärmebades verwendet, da die Vorwärmepfanne von dem flüssigen Metall, das sich in der Abschreckpfanne befindet, nahezu ganz umspült wird.

= Erfindungsgemäss ist die Abschreckpfanne mit einem kom binierten Heiz-KÜhlaggregat ausgerüstet. Dia Rolle dieses Aggre-' gates besteht darin, die notwendigen Temperaturverhältnisse beim Anfahren der Anlage herzustellen, bzw. etwaige überschüssige thermische Energiemengen jederzeit abzuleiten.

Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung wird es ermöglicht das Vorwärmbad ohne zusätzliche äussere Energiezufuhr stets auf einer genügend hohen Temperatur zu halten. Dazu erreicht man dass im Abschreckbad die zur Ausbildung des gewünschten Sorbitgefüges notwendigen Bedingungen, nämlich eine homogene Temperatur von 500-550°C herrscht und dass die durch den glühenden Draht an das Abschreckbad abgegebene thermische Energie sinnvoll genutzt wird. Gegenüber konventionellen Widerstandspatentieranlagen lässt sich auf diese Weise eine Energieersparnis von bis zu 50% erreichen.

Werden die Ausmasse des Abschreckbades so dass sie diejenigen des Vorwärmbades um das Doppelte überschreiten, so kann man vorsehen, die Abschreckpfanne in möglichst langgestreckter Form auszuführen. In einer konsequenten Weiterführung dieses Baukonzepts kann man auch vorsehen, die Abschreckpfanne einerseits durch eine Staumauer in zwei Abteile zu unterteilen oder andererseits zwei getrennte Abschreckpfannen einzusetzen, deren eine die Vorwärmpfanne enthält und mit der anderen über Durchflusskanäle , verbunden ist.

Die Mäntel der Pfannen bestehen zweckmässigerweise aus , Stahl. Es ist möglich bei der Ausführung des Mantels der Vorwärm-· pfanne eine Isolationsschicht in Form eines Verbundmaterials einzusetzen. Man kann jedoch auch eine Sandwich-Konstruktion vorsehen, in der zwischen zwei Stahlmänteln eine Isolierschicht vorzugsweise aus keramischem Material eingebettet ist.

Die Abbildungen zeigen schematische Darstellungen von zwei bevorzugten Ausführungen der erfindungsgemässen Vorrichtung.

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Fig. 1 zeigt eine Ausführung mit symetrischer Anordnung von

Vorwärm- und Abschreckpfanne zueinander, und

Fig. 2 zeigt eine Ausführung mit der Abschreckpfanne in gestreckter Form

In Fig. 1 unterscheidet man die ineinander angeordneten Pfannen mit dem Vorwärmbad (10) und dem Abschreckbad (20). Der Mantel der Vorwärmpfanne (11) ruht auf den Stützen (13). Er ist mit einer inneren Isolierung (12) ausgestattet, die das Vorwärmbad (10) und das Abschreckbad (20) elektrisch voneinander isoliert und lediglich einen Uebergang thermischer Energie gestattet.

Der Mantel der Vorwärmpfanne (11) t sowie der Mantel der Abschreckpfanne (21) sind mit der Sekundärwicklung (31) des Transformators (30) verbunden. Die Metallbäder (10) und (20) wirken somit als elektrische Kontaktbäder für den in Pfeilrichtung hindurchgeleiteten Draht (1). Die mit Funkten versehene Drahtstrecke (G) entspricht der Glühstrecke innerhalb derer der Draht rasch auf etwa 1000°C aufgeheizt wird.

Im Innern des Abschreckbades (20) befindet sich das kombinierte Heiz-Kühlaggregat (22) , das beim Anfahren der Vorrichtung, sowie beim Abführen überschüssiger Energiemengen betätigt wird.

Nach dem Durchgang durch das Vorwärmbad (1.0) und die Glühstrecke (G) durchläuft der Draht (1) das Abschreckbad (20) in der entgegengesetzten Richtung und durchläuft abschliessend die umluftgekühlte Kühlstrecke (40).

Fig._2 zeigt die Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung mit der Abschreckpfanne in gestreckter Form.Hierbei wird zusätzlich ein Pumpaggregat (23) zum Transport von thermischer Energie in die unmittelbare Umgebung der Vorwärmpfanne vorgesehen.

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Die Drahtführung erfolgt stets in Der gleichen Richtung. Demzufolge wirkt das Pumpaggregat (23) hier in entgegengesetzter Richtung zum Drahtvorschub.

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Claims (2)

1. 2. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Abschreckpfanne ein Pumpaggregat angeordnet ist.
2. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschreckpfanne ein kombiniertes Kühl-Heizaggregat aufweist. * «