SK280378B6

SK280378B6 - Process of steel wire heat treatment and apparatus for making the same

Info

Publication number: SK280378B6
Application number: SK1491-86A
Authority: SK
Inventors: Michel Neirynck
Original assignee: N.V. Bekaert S.A.
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1999-12-10
Also published as: GB8505491D0; CZ281967B6; AU591652B2; CN86101334A; KR860007391A; EP0195473B1; ZA861595B; EP0195473A1; ATE48444T1; BR8600916A; CZ149186A3; ES552641A0; DE3667301D1; DD250550A5; ES8703528A1; IN166412B; CA1270427A; SU1500167A3; TR22844A; KR930009977B1

Abstract

In the heat treatment of steel wires (W) in a patenting operation, the wires from an austenitizing furnace (1) are first quenched in a fluidised bed (Q). This bed (Q) is fluidised by hot gases from the furnace (1) and is also provided with a cooling system (28). The wires are then passed into a second fluidised bed (TR-S) where transformation takes place. This bed is fluidised by an independent source of hot gas (21) and is divided into regions (13) along its length which have independently controllable auxiliary heaters (14). The temperatures in the zone (Q) and the region (13) along zone (TR-S) are controlled to give a fine pearlite microstructure in the wire. Apparatus contains a fluidised bed having a first zone (Q) and second zone (TR-S) divided into several regions (13) which are provided with independently controllable auxiliary heaters (14).

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu tepelného spracovania oceľových drôtov patentovacím postupom, pri ktorom sa austenitizované oceľové drôty ochladzujú v prvom pásme fluidizačného lôžka a prevedú sa do druhého pásma fluidizačného lôžka, v ktorom sa uskutoční transformácia, pričom prvé pásmo fluidizačného lôžka sa fluidizujc fluidizačným plynom a druhé pásmo fluidizačného lôžka sa fluidizuje ďalším fluidizačným plynom a teploty obidvoch pásiem fluidizačného lôžka sa regulujú nezávisle od seba samostatne regulovanými zdrojmi plynu. Vynález sa týka tiež zariadenia na uskutočňovanie tohto spôsobu, pozostávajúceho z prvého pásma fluidizačného lôžka na ochladzovanie drôtov, z druhého pásma fluidizačného lôžka a z prostriedkov na nezávislé fluidizovanie prvého pásma a druhého pásma fluidizačného lôžka a na nezávislé riadenie ich teplôt.The invention relates to a process for heat treatment of steel wires by a patenting process in which austenitized steel wires are cooled in a first fluidized bed zone and transferred to a second fluidized bed zone in which transformation is effected, wherein the first fluidized bed zone is fluidized with fluidizing gas and a second zone The fluidization bed is fluidized with additional fluidizing gas and the temperatures of the two fluidizing bed zones are controlled independently of each other by independently regulated gas sources. The invention also relates to an apparatus for carrying out this method, comprising a first fluidized bed zone for cooling the wires, a second fluidized bed zone and means for independently fluidizing the first and second fluidized bed zones and independently controlling their temperatures.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Patentovací postup zahŕňa ohrev uhlíka tých oceľových drôtov do austenitickej fázy, všeobecne na teplotu nad 800 °C, a ich následné ochladenie na zvolenú teplotu, na ktorej sa oceľové drôty udržiavajú dostatočne dlho na dokončenie všeobecnej izotermickej dekompozície austenitu. Zvolená teplota sa zvyčajne pohybuje okolo 550 °C a cieľom tohto spracovania je dosiahnutie jemnej perlitickej štruktúry. V ďalšej fáze prebieha ťahanie oceľových drôtov.The patenting process involves heating the carbon of those steel wires into an austenite phase, generally above 800 ° C, and subsequently cooling them to a selected temperature at which the steel wires are held long enough to complete the general austenite isothermal decomposition. The selected temperature is usually about 550 ° C and the aim of this treatment is to achieve a fine pearlitic structure. In the next phase the steel wires are drawn.

Drôty sú všeobecne z obyčajnej alebo zliatinovej ocele s obsahom uhlíka v hmotnostnom množstve od 0,1 % do 1,0 %, výhodne v rozsahu od 0,25 % do 1,25 %. Drôty môžu mať akýkoľvek tvar svojho priečneho prierezu, napríklad štvorcový alebo obdĺžnikový, najmä však majú kruhový tvar prierezu s plochou väčšou ako 0,15 mm^. Do rozsahu pojmu drôt je treba zahrnúť tiež tyče, lišty, profilové pásy a podobné pozdĺžne valcované alebo tvárnené prvky.The wires are generally of plain or alloy steel with a carbon content of from 0.1% to 1.0% by weight, preferably from 0.25% to 1.25%. The wires may have any cross-sectional shape, for example square or rectangular, but in particular have a circular cross-sectional area with an area greater than 0.15 mm². The term wire also includes rods, bars, profile strips and similar longitudinally rolled or molded elements.

Pri zvyčajnom patentovacom postupe sa uskutočňuje ochladzovanie a transformácia materiálu v kúpeli roztaveného olova, udržiavanom na stálej teplote. Aj keď tento postup zaisťuje dobré výsledky vzhľadom na vysoké merné teplo roztaveného olova, čo podporuje rýchle ochladenie drôtu, prejavujú sa tu určité technické problémy. Okrem ohrozenia bezpečnosti práce pri manipulácii s roztaveným olovom môže prichádzať k stratám olova v dôsledku jeho prilipnutia na povrchu spracovávaných drôtov a tiež k vzniku povrchových chýb drôtov, spôsobených znečisteným olovom.In the usual patenting process, the material is cooled and transformed in a bath of molten lead maintained at a constant temperature. Although this procedure provides good results due to the high specific heat of molten lead, which promotes rapid cooling of the wire, there are some technical problems. In addition to jeopardizing the safety of handling molten lead, lead loss can occur as a result of its adherence to the surface of the wires being processed and also the surface defects of the wires caused by contaminated lead.

Navrhlo sa nahradiť olovený kúpeľ prúdom chladiaceho stlačeného plynu alebo vzduchu, táto metóda však nie je dostatočne spoľahlivá pri drôtoch s priemerom menším ako 5 mm a problémy sa najčastejšie prejavujú v ťahárňach drôtov spracovávajúcich drôty s priemerom menším ako 2 mm.It has been proposed to replace the lead bath with a stream of cooling compressed gas or air, but this method is not sufficiently reliable for wires with a diameter of less than 5 mm and problems are most often encountered in wire drawing plants processing wires with a diameter of less than 2 mm.

Navrhlo sa taktiež použiť zariadenie s ohrievaným fluidizačným lôžkom, kde sa dosahuje lepši prestup tepla v porovnaní s chladiacou metódou používajúcou chladenie prúdom stlačeného plynu alebo vzduchu. Typické zariadenie s fluidizačným poľom obsahuje ohrievaciu pec s dvoma oddielmi, oddelenými od seba pevnou vodorovnou doskou. Horný diel je vytvorený vo forme podlhovastej nádoby tvaru U, v ktorej sú uložené častice inertného piesku, napríklad z oxidu kremičitého, oxidu hlinitého, oxidu zirkoničitého a podobne, ktoré sa fluidizujú a súčasne ohrievajú prúdom horúceho plynu, prechádzajúceho vodorovným doskovým dnom, ktoré je vybavene na tento účel sústavou otvorov alebo je vytvorené z pórovitého keramického materiálu, napríklad z azbestových listov alebo z keramickej dosky. Spodný oddiel pod deliacou doskou, vybavený spomenutými úpravami na rozvod plynu, tvorí zásobnú komoru na plyn udržiavaný pod tlakom, ktorý potom preniká otvormi alebo pórmi v deliacej doske do horného oddielu, kde vyvoláva vznášanie častíc. Fluidizovaná zrnitá látka, tvorená pevnými časticami suspendovanými vo fluidizačnom plyne prúdiacom potrebnou rýchlosťou, najmä rýchlosťou od 8 do 15 cm.s'¹ pre strednú veľkosť zrnitých častíc od 150 do 500 pm, sa správa takmer rovnako ako kvapalná látka na prenos tepla a má zvýšený súčiniteľ prenosu tepla, ktorý má hodnotu ležiacu medzi hodnotami platnými pre chladiaci vzduch a roztavené olovo.It has also been proposed to use a fluidized bed heated apparatus where a better heat transfer is achieved compared to a cooling method using compressed gas or air cooling. A typical fluidizing field device comprises a heating furnace with two compartments separated by a fixed horizontal plate. The upper part is formed in the form of an elongated U-shaped container in which inert sand particles, such as silica, alumina, zirconia and the like, are deposited, which are fluidized and simultaneously heated by a stream of hot gas passing through a horizontal plate bottom equipped for this purpose a set of openings or is made of a porous ceramic material, for example asbestos sheets or a ceramic plate. The lower compartment below the separating plate, provided with the above gas distribution arrangements, forms a gas storage chamber maintained under pressure, which then penetrates through the openings or pores in the separating plate into the upper compartment where it causes particles to float. The fluidized granular material, consisting of solid particles suspended in the fluidizing gas flowing at the required velocity, in particular from 8 to 15 cm.s ^-1 for a mean particle size of 150 to 500 µm, behaves almost the same as the heat transfer fluid and has increased a heat transfer coefficient having a value lying between the values applicable to cooling air and molten lead.

Zistilo sa, že mechanické vlastnosti a mikroštruktúra drôtov spracovávaných v takomto fluidizačnom zariadení sú stále ešte značne horšie ako hodnoty získané v zariadení na úpravu drôtov spracovávaných v kúpeli roztaveného olova. Pri spracovaní v tomto zariadení sa vyskytuje podstatne väčší rozsah odchýlok od ideálnej jemnej perlitickej štruktúry a v drôtoch sa objavuje významný podiel hrubého perlitu a bainitu. Tieto problémy sa prisudzujú nižším hodnotám tepelnej kapacity a prenosu tepla dosahovaným pri fluidizačnom lôžku v porovnaní s kúpeľom z roztaveného olova, čo má za následok nižšiu rýchlosť ochladzovania a nevytvorenie podmienok na izotermickú transformáciu.It has been found that the mechanical properties and microstructure of the wires treated in such a fluidization apparatus are still considerably worse than those obtained in the wire treatment apparatus treated in the molten lead bath. When processed in this apparatus, there is a significantly larger range of deviations from the ideal fine pearlitic structure and a significant proportion of coarse pearlite and bainite appears in the wires. These problems are attributed to the lower values of heat capacity and heat transfer achieved in the fluidized bed compared to the molten lead bath, resulting in a lower cooling rate and failure to create conditions for isothermal transformation.

Na odstránenie týchto problémov pri spracovaní tyčí alebo drôtov s väčším priemerom ako 2,5mm bolo navrhnuté v riešení podľa US-PS3615083 použitie spôsobu tepelného spracovania drôtov v patentovacej operácii, pri ktorom sa austenizované drôty rýchlo ochladzujú v prvej oblasti fluidizačného lôžka a potom sa dopravujú do druhej oblasti fluidizačného lôžka, kde prebieha transformácia materiálu, pričom prvá oblasť fluidizačného lôžka je fluidizovaná fluidizačným plynom a tiež druhá oblasť fluidizačného lôžka je fluidizovaná iným fluidizačným plynom. Teplota obidvoch oblastí fluidizačného lôžka je riadená nezávisle od seba a obidve tieto oblasti sú fluidizované prívodmi dvoch plynov, regulovanými samostatne. Skúškami sa ale dokázalo, že postup podľa tohto spisu nezaisťuje potrebné zvýšenie kvality materiálu, najmä pri drôtoch s priemerom menším ako 3mm, najmä menším ako 0,7 až 1,5 mm.To overcome these problems when processing bars or wires with a diameter greater than 2.5mm, it has been proposed in the US-PS3615083 solution to use a wire heat treatment process in a patenting operation in which austenized wires are rapidly cooled in the first fluidizing bed area and then conveyed to a second fluidizing bed region where material transformation takes place, wherein the first fluidizing bed region is fluidized with the fluidizing gas and also the second fluidizing bed region is fluidized with another fluidizing gas. The temperature of the two fluidized bed regions is controlled independently of each other and both regions are fluidized by two gas inlets, individually controlled. However, tests have shown that the process of this document does not ensure the necessary quality improvement of the material, especially for wires with a diameter of less than 3 mm, in particular less than 0.7 to 1.5 mm.

V súčasnosti sa dospelo k názoru, že problémy spojené s postupmi využívajúcimi fluidizačné lôžko nesúvisia ani tak s rýchlosťou ochladzovania ako skôr s obťažnosťou voľby teploty fluidizačného lôžka, ktorá by predstavovala prijateľný kompromis medzi ochladzovaním a prehrievaním pri zvýšenej teplote.It has now been concluded that the problems associated with fluidized bed processes are not so much related to the cooling rate as to the difficulty of selecting the fluidized bed temperature, which would constitute an acceptable compromise between cooling and superheating at elevated temperature.

V priebehu prehrievacej fázy by mala prebiehať v podstate izotermická transformácia materiálu. Táto transformácia jc však exotermická a tak má teplota spracovávaného drôtu sklon zvyšovať sa. Pri použití oloveného kúpeľa s vysokou tepelnou kapacitou môže byť teplota udržaná na takmer konštantnej úrovni, ale pri použití zvyčajného fluidizačného lôžka je potrebné počítať s výrazným zvýšením teploty, čo môže viesť k vytváraniu hrubej perlitickej štruktúry’ materiálu. Na druhej strane výrazné ochladenie pred vyrovnaním teplôt na zvýšených teplotných hodnotách môže podporiť začiatočnú tvorbu nežiaducej štruktúry materiálu, napríklad bainitu.Substantially isothermal transformation of the material should take place during the overheating phase. However, this transformation is exothermic and thus the temperature of the treated wire tends to increase. When using a lead bath with a high heat capacity, the temperature can be kept almost constant, but when using a conventional fluidized bed, a significant increase in temperature is to be expected, which can lead to the formation of a rough pearlitic structure of the material. On the other hand, significant cooling before temperature equalization at elevated temperature values can promote the initial formation of an undesirable material structure, such as bainite.

Pásmo teplôt, nad ktorými sa môže dosiahnuť vytvorenie jemnej perlitickej štruktúry je pomerne úzke a pre optimálne mikroštruktúry je ešte užšie. V zvyčajných ohrievaných fluidizačných lôžkach, používaných na spracovanie drôtov, sa môže kolísanie teplôt pohybovať v rozsahu týchto teplotných pásiem alebo ich môže na obidve stranyThe temperature range above which the formation of a fine pearlitic structure can be achieved is relatively narrow and is even narrower for optimal microstructures. In conventional heated fluidized beds used for wire processing, temperature fluctuations may be within the range of these temperature bands or may be on both sides

SK 280378 Β6 presahovať. Ak sa nastaví teplota fluidizačného lôžka dostatočne nízko, aby bola prehrievacia teplota prijateľná s prihliadnutím na exotermickú povahu materiálovej transformácie, môže vzniknúť nebezpečenstvo prílišného ochladenia pri chladiacej operácii a tým možnosť vzniku bainitu. Pri zvýšení nastavenej teploty lôžka zasa vzniká nebezpečenstvo prehriatia materiálu v priebehu transformácie, pri ktorom vzniká nežiaduca hrubá perlitická štruktúra.EN 280378 Β6. If the temperature of the fluidization bed is set sufficiently low that the superheat temperature is acceptable, taking into account the exothermic nature of the material transformation, there may be a risk of excessive cooling during the cooling operation and thus the possibility of bainite formation. If the set bed temperature is increased, there is a risk of material overheating during the transformation process, which creates an undesirable thick pearlitic structure.

Postup opísaný v US-PS3615083 tieto problémy nerieši, pretože aj keď je v tomto spise navrhnuté použitie dvoch fluidizačných lôžok, môže pri uskutočňovaní tohto spôsobu dochádzať k prílišnému ochladeniu, najmä pri spracovaní tenkých drôtov.The process described in US-PS3615083 does not solve these problems, since although it is suggested to use two fluidized beds in this specification, excessive cooling may occur in the process, especially in the processing of thin wires.

Úlohou vynálezu je preto vyriešiť aspoň niektoré z uvedených technických problémov, prejavujúcich sa pri známych spôsoboch spracovania drôtov a profilových prútov, používajúcich fluidizačné lôžka.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the invention to solve at least some of the technical problems mentioned in the known methods of processing wires and profile rods using fluidizing beds.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úloha je vyriešená spôsobom tepelného spracovania oceľových drôtov podľa vynálezu, pri ktorom sa austenitizované oceľové drôty ochladzujú v prvom pásme fluidizačného lôžka a prevedú sa do druhého pásma fluidizačného lôžka, v ktorom prebehne transformácia, pričom prvé pásmo fluidizačného lôžka sa íluidizuje fluidizačným plynom a druhé pásmo fluidizačného lôžka sa íluidizuje ďalším fluidizačným plynom a teploty obidvoch pásem fluidizačného lôžka sa regulujú nezávisle od seba samostatne regulovanými zdrojmi plynu, podstata vynálezu spočíva v tom, že teplota druhého pásma fluidizačného lôžka sa reguluje v jeho jednotlivých úsekoch samostatnými a od seba nezávislými vyhrievacími prvkami, príslušnými pre každý úsek dĺžky druhého pásma fluidizačného lôžka.The problem is solved by the steel wire heat treatment method of the invention, wherein the austenitized steel wires are cooled in a first fluidized bed zone and transferred to a second fluidized bed zone in which transformation takes place, wherein the first fluidized bed zone is fluidized with fluidizing gas and a second fluidized bed zone. The bed of the fluidized bed is fluidized and the temperatures of the two fluidized bed zones are regulated independently of each other by independently regulated gas sources. The essence of the invention is that the temperature of the second fluidized bed zone is controlled in its individual sections by separate and independent heating elements. each portion of the length of the second fluidizing bed zone.

Vo výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa teploty jednotlivých úsekov regulujú na vytvorenie teplotného gradientu pozdĺž druhého pásma fluidizačného lôžka a vytvoreným teplotným gradientom sa vyvolá začiatok transformácie pri prvej teplote a jej pokračovanie pri ďalšej a vyššej teplote, pričom transformácia pri druhej teplote začína po prebehnutí 10 až 20 % celkovej transformácie.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the temperatures of the individual sections are controlled to form a temperature gradient along the second fluidized bed zone and the temperature gradient formed induces the start of the transformation at the first temperature and continuing at the next and higher temperatures. 20% of total transformation.

V konkrétnom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa austenitický drôt po rýchlom podchladení rýchlo ohreje na teplotu potrebnú na transformáciu. Teplota prvého pásma fluidizačného lôžka sa reguluje aspoň sčasti pomocným ochladzovacím zariadením, pričom prvé pásmo fluidizačného lôžka sa jednak plynulé ochladzuje prvým ochladzovacím ústrojenstvom, a jednak sa podľa potreby ochladzuje s variabilnou intenzitou chladenia pomocným chladiacim ústrojenstvom.In a particular preferred embodiment of the method of the invention, the austenitic wire is rapidly heated to the temperature required for transformation after rapid supercooling. The temperature of the first fluidized bed zone is controlled at least in part by the auxiliary cooling device, the first fluidized bed zone being continuously cooled by the first cooling device and, if necessary, cooled with variable cooling intensity by the auxiliary cooling device.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia vynálezu sa prvé pásmo fluidizačného lôžka fluidizuje pomocou neoxidačných výstupných plynov z austenizačnej pece, pričom tieto výstupné plyny, majúce obsah kyslíka najviac 2 % objemové, sa pred vstupom do prvého pásma fluidizačného lôžka ochladzujú a/alebo zohrievajú pomocnými ústrojenstvami. Na ďalšie udržiavanie neoxidačných podmienok sa používajú výstupné plyny obsahujúce zvyškový podiel oxidu uhoľnatého v objemovom množstve od 0,5 do 2 %.According to a further preferred embodiment of the invention, the first fluidized bed zone is fluidized by means of non-oxidizing exhaust gases from an austenizing furnace, the exhaust gases having an oxygen content of not more than 2% by volume are cooled and / or heated by auxiliary means before entering the first fluidized bed zone. Exhaust gases containing a residual carbon monoxide content of from 0.5 to 2% by volume are used to further maintain non-oxidizing conditions.

Podstata vynálezu pri zariadeniach na uskutočňovanie uvedeného spôsobu tepelného spracovania drôtov spočíva v tom, že druhé pásmo fluidizačného lôžka je rozdelené na oddelené úseky, vybavené samostatne ovládanými ohrievacími prvkami a prvé pásmo fluidizačného lôžka je vybavené stabilne nastaveným ochladzovacím ústrojenstvom a prídavným ochladzovacím ústrojenstvom vybaveným re gulačným ústrojenstvom na nastavenie intenzity ochladzovania, obsahujúcim najmä dúchadlo a regulačný ventil.SUMMARY OF THE INVENTION In apparatus for carrying out said method of heat treatment of wires, the second fluidized bed zone is divided into separate sections equipped with separately operated heating elements, and the first fluidized bed zone is equipped with a permanently adjusted cooling device and an additional cooling device equipped with a control device. for adjusting the cooling intensity, comprising in particular a blower and a control valve.

Vo výhodnom uskutočnení zariadenia podľa vynálezu je prvé pásmo fluidizačného lôžka vybavené prepojovacím kanálikom s austenizačnou pecou na prívod jej výstupných plynov, v ktorom je pred vstupom do prvého pásma fluidizačného lôžka umiestnený rekuperátor a pomocný ohrievač plynu. V prvom pásme a v druhom pásme fluidizačného lôžka sú vytvorené prechodné kanáliky na postupné privádzanie plynov do prvého pásma a druhého pásma fluidizačného lôžka, vybavené výmenníkmi na reguláciu teplôt prechádzajúcich plynov.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the first fluidized bed zone is provided with an interconnecting channel with an austenizing furnace for supplying its off-gas, in which a recuperator and auxiliary gas heater are located before entering the first fluidized bed zone. In the first zone and in the second zone of the fluidization bed, transition channels are provided for successively introducing gases into the first zone and the second zone of the fluidization bed, equipped with exchangers for controlling the temperatures of the passing gases.

Výhoda riešenia podľa vynálezu spočíva v tom, že nie je potrebné hľadať kompromis medzi ochladzovacími a transformačnými procesmi. Teplota vnútri druhého pásma fluidizačného lôžka môže byť nastavená v jeho jednotlivých častiach podľa okamžitej potreby a dosiahnutie potrebnej mikroštruktúry materiálu je možné zaistiť regulovaným prívodom tepla do jednotlivých úsekov druhého pásma fluidizačného lôžka bez toho, aby sa rušivo prejavovali ochladzovacie účinky pôsobiace v prvom pásme fluidizačného lôžka.The advantage of the solution according to the invention is that there is no need to find a compromise between cooling and transformation processes. The temperature within the second fluidized bed zone can be adjusted in its individual portions as needed, and the desired microstructure of the material can be ensured by controlled heat supply to the individual sections of the second fluidized bed zone without disturbing the cooling effects in the first fluidized bed zone.

Prívodom zohriateho fluidizačného plynu v prvom pásme sa zaistí taký prívod tepla, ktorý spolu s teplom obsiahnutým v spracovávaných drôtoch zamedzí poklesu teploty drôtu pod kritickú úroveň, pri ktorej dochádza k tvorbe bainitu. To je zvlášť výhodné pri spracovávaní tenkých drôtov, keď nie je v drôte obsiahnuté také množstvo tepla ako v hrubých drôtoch. Všeobecne je požadovaný vznik lamelámej štruktúry, pričom v tom prípade je potrebné zaistiť, aby sa teplota nezvýšila na úroveň pri ktorej vznikajú hrubé perlitické štruktúry na úkor jemnej perlitickej štruktúry. To je možné dosiahnuť vybavením druhého pásma fluidizačného póla vyhrievacími prvkami, ktoré sú samostatne regulovateľné. Tým sa môže dosiahnuť rovnovážny stav medzi prívodom tepla a ochladzovaním a ľahké udržiavanie požadovanej teploty.By supplying the heated fluidizing gas in the first zone, a heat supply is provided which, together with the heat contained in the treated wires, prevents the wire temperature from dropping below the critical bainite formation level. This is particularly advantageous when processing thin wires when the amount of heat is not contained in the wire as in thick wires. Generally, the formation of a lamellar structure is desired, in which case it must be ensured that the temperature does not rise to the level at which the thick pearlitic structures are formed at the expense of the fine pearlitic structure. This can be achieved by equipping the second zone of the fluidization pole with heating elements that are individually controllable. In this way, an equilibrium state between heat supply and cooling can be achieved and the desired temperature can be easily maintained.

Ochladzovacie prostriedky sú tvorené chladiacimi rúrkami uloženými vo fluidizačnom lôžku, ktorými prúdi voda stálou regulovanou rýchlosťou, prípadne regulovateľnou sprchou alebo najvýhodnejšie vzduchovým chladiacim ústrojenstvom, pôsobiacim na povrch fluidizačného lôžka.The cooling means is formed by cooling tubes embedded in the fluidized bed through which water flows at a constant controlled rate, optionally with a controllable shower or most preferably by an air cooling device acting on the surface of the fluidized bed.

V mnohých prípadoch budú teploty oboch pásiem len málo od seba odlišné pri nezávislej regulácii množstva privádzaného tepla, ktoré má reagovať na vplyv odlišných prevádzkových podmienok a požiadaviek. Zlepšená regulácia podmienok v druhom pásme dovoľuje udržiavať zvyšovanie teploty v omnoho užších medziach, čo ďalej zlepšuje kvalitu získanej mikroštruktúry materiálu. Týmto riešením je teda do značnej miery vyriešený ďalší problém spojený s využívaním fluidizačného lôžka, takže spolu s lepšími možnosťami regulácie chladenia spracovávaných drôtov a počiatočných podmienok transformácie materiálu sú dosiahnuté ďalšie významne zlepšenia.In many cases, the temperatures of the two bands will be only slightly different from each other by independently controlling the amount of heat supplied to respond to the influence of different operating conditions and requirements. The improved control of the conditions in the second band allows keeping the temperature increase within much narrower limits, further improving the quality of the obtained microstructure of the material. Thus, this solution largely solves another problem associated with the use of a fluidized bed, so that, together with improved cooling control of the processed wires and initial material transformation conditions, further significant improvements are achieved.

Dve pásma fluidizačného lôžka môžu byť vybavené dvoma oddelenými fluidizačnými lôžkami a nezávisle riadenou fluidizáciou. Alternatívne môže byť jedno fluidizačné lôžko rozdelené na dve pásma. V prípade, že obidve tieto pásma budú fluidizované jediným zdrojom horúceho plynu, aspoň jedno pásmo by malo byť vybavené nezávisle riadenými pomocnými ohrievacími a/alebo chladiacimi prostriedkami. Ochladzovacie pásmo by tak malo byť vybavené chladiacimi prostriedkami a/alebo ohrievacie pásmo by malo byť vybavené ohrievacími prostriedkami v závislosti od základnej teploty horúceho plynu.The two fluidized bed zones may be provided with two separate fluidized beds and independently controlled fluidization. Alternatively, one fluidizing bed may be divided into two zones. In case both zones are fluidized by a single hot gas source, at least one zone should be provided with independently controlled auxiliary heating and / or cooling means. Thus, the cooling zone should be equipped with cooling means and / or the heating zone should be equipped with heating means depending on the base temperature of the hot gas.

Pri praktických skúškach spôsobu podľa tohto vynálezu sa zistilo, že v ohrievacom pásme sa môžu pri zlepšených prevádzkových podmienkach, dosiahnutých úpravou podľa vynálezu, vyskytovať odchýlky od ideálnej teploty, spôsobované napríklad exotermickou povahou transformácie. Tieto kolísania môžu byť korigované rozdelením ohrievacieho pásma na niekoľko samostatných úsekov s prídavnými ohrievacími a/alebo ochladzovacími prvkami, ktoré sú ovládané nezávisle od seba.In practical tests of the process according to the invention, it has been found that deviations from the ideal temperature due to, for example, the exothermic nature of the transformation can occur in the heating zone under the improved operating conditions achieved by the treatment according to the invention. These fluctuations can be corrected by dividing the heating zone into several separate sections with additional heating and / or cooling elements that are controlled independently of each other.

Zariadenie na uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu môže mať tak široké využitie, čo je umožnené vybavením zariadenia nezávisle ovládanými pomocnými ohrievacími a/alebo ochladzovacími ústrojenstvami na regulovanie teploty jednotlivých pásiem fluidizačného lôžka.The device for carrying out the method according to the invention can have such a wide application, which is made possible by providing the device with independently operated auxiliary heating and / or cooling devices for controlling the temperature of the individual fluidized bed zones.

Pri dvojpásmovom fluidizačnom lôžku, používanom napríklad na uskutočnenie patentovacieho postupu opísaného v predchádzajúcej časti, nemusí byť všeobecne v prehrievacom úseku umiestnené chladiace ústrojenstvo, ale prídavné ohrievacie ústrojenstvá sú v tomto úseku výhodné. Týmito prídavnými ohrievacími ústrojenstvami sú výhodne elektrické odporové vyhrievacie prvky, ktoré sú uložené vnútri jednotlivých úsekov fluidizačného lôžka. Ohrievacie ústrojenstvá môžu byť tvorené tiež inými vyhrievacími prvkami, napríklad vyžarovacími vykurovacími rúrkami. Pri tomto uskutočnení zariadenia podľa vynálezu je základné zohrievanie fluidizačného lôžka fluidizačným plynom nastavené na pomerne nízku hodnotu, takže počiatočná teplota lôžka je nízka, a prídavné ohrievacie ústrojenstvá sa starajú o uvedenie lôžka na požadovanú teplotu.In a dual-band fluidized bed used, for example, to carry out the patenting process described in the previous section, a cooling device generally does not need to be located in the superheating section, but additional heating devices are preferred in this section. These additional heating devices are preferably electrical resistance heating elements which are housed within the individual sections of the fluidized bed. The heating devices may also be formed by other heating elements, for example radiant heating tubes. In this embodiment of the device according to the invention, the basic heating of the fluidizing bed with the fluidizing gas is set to a relatively low value so that the initial bed temperature is low, and the additional heating devices take care of bringing the bed to the desired temperature.

Vo všetkých konkrétnych uskutočneniach zariadenia podľa vynálezu môže byť regulácia teploty fluidizačného plynu v každom pásme uskutočňovaná pomocou chudobnej alebo veľmi chudobnej spaľovacej zmesi, zmesi chladiaceho vzduchu so spaľovacím plynom alebo regulovaným výmenníkom tepla, umiestneným medzi pretlakovým priestorom a spaľovacím ústrojenstvom.In all particular embodiments of the apparatus of the invention, the control of the temperature of the fluidizing gas in each zone may be accomplished by a lean or very lean combustion mixture, a cooling air / combustion gas mixture or a regulated heat exchanger located between the plenum and the combustion device.

Vybavením ohrievacieho pásma fluidizačného lôžka v jeho pozdĺžnom smere radom od seba oddelených oddielov, v ktorých prebieha prenos tepla a riadenie procesu, je možné v každom mieste zariadenia prispôsobiť energetickú rovnováhu, ktorá je výsledkom pracovnej tepelnej záťaže, z prívodu tepla pri primárnej fluidizácii a z pomocných ohrievacích jednotiek a z ochladzovania a z tepelných strát do okolia, takže je možné dosiahnuť v každom okamihu presnejšie nastavenie teploty lôžka vo všetkých jeho miestach, pričom táto teplota sa môže udržiavať konštantná v celej dĺžke zohrievacieho pásma lôžka alebo sa môže naprogramovať na nastavovanie a udržiavanie vopred určeného priebehu teplôt od vstupu do ohrievacieho pásma až k jeho výstupu.By equipping the fluidized bed heating zone in its longitudinal direction with a series of separate heat transfer and process control compartments, it is possible to adjust the energy balance resulting from the working thermal load at the primary fluidization heat supply and the auxiliary heating at each location units and cooling and heat losses to the environment so that a more accurate bed temperature setting at all points can be achieved at any given time, which temperature can be kept constant throughout the bed heating zone or programmed to set and maintain a predetermined temperature profile. from entering the heating zone to its exit.

Aj keď sú spôsob a zariadenie podľa vynálezu vo svojich konkrétnych výhodných uskutočneniach určené na spracovanie kovových predmetov patentovaním s využitím konvenčných ochladzovacích a ohrievacích teplôt, poskytuje riešenie podľa vynálezu aj ďalšie možnosti. Jednou z týchto možností je takzvané krokové patentovanie, pri ktorom je ochladzovacia teplota nižšia a má hodnotu napríklad 400 °C, ale vždy je nad teplotou Ms, keď sa začína tvoriť martenzit, potom nasleduje rýchly ohrev na zvolenú transformačnú teplotu. Ďalšia možnosť je gradientné patentovanie s následnou transformáciou v priebehu zvoleného teplotného gradientu pomocou riadenia teplôt v jednotlivých pásmach fluidizačného lôžka. Zariadenie podľa vynálezu môže byť tiež využívané v iných procesoch, napríklad pri tvorbe martenzitu a jeho následnom temperovaní na vytvorenie tvrdých štruktúr ocele. Pri týchto procesoch je teplota prudkého ochladzovania pod teplotou Ms. Ďalšími procesmi, pri ktorých je možné využiť spôsob podľa vynálezu je vylučovacie vytvrdzovanie, kaliace ochla dzovanie a podobne.Although the method and apparatus of the present invention, in their particular preferred embodiments, are intended to treat metal objects by patenting using conventional cooling and heating temperatures, the present invention provides other possibilities. One such option is the so-called step patenting, in which the cooling temperature is lower and is, for example, 400 ° C, but is always above the temperature Ms when martensite begins to form, followed by rapid heating to the selected transformation temperature. Another possibility is a patented gradient with subsequent transformation over a selected temperature gradient by controlling the temperatures in each fluidized bed zone. The device according to the invention can also be used in other processes, for example in the formation of martensite and its subsequent tempering to form hard steel structures. In these processes, the quench temperature is below Ms. Other processes in which the method according to the invention can be utilized are elimination curing, quenching cooling and the like.

Pri gradientnom patentovaní dochádza k perlitickej reakcii pri nižších teplotách, napríklad pri 540 °C až 560 “C, a pokračuje až do požadovaného stupňa. Tým sa vyvolá tvorba jemného sorbitu. Potom sa napríklad po 10 až 20 % transformácie zostávajúci austenit rozloží pri vyššej teplote, napríklad pri teplote 600 °C až 650 °C alebo aj vyššej. Rýchlosť rastu cementitu je tak výrazne menšia, takže môžu vznikať jemnejšie štruktúry materiálu s malými interlamelámymi vzdialenosťami bez rastových defektov, obklopených jemnou perlitickou štruktúrou zreagovanou izotermicky pri vyšších rýchlostiach, to znamená pri stálych nižších teplotách.In gradient patenting, a pearlitic reaction occurs at lower temperatures, for example at 540 ° C to 560 ° C, and continues to the desired degree. This causes the formation of fine sorbitol. Then, for example, after 10 to 20% transformation, the remaining austenite is decomposed at a higher temperature, for example at a temperature of 600 ° C to 650 ° C or even higher. Thus, the growth rate of cementite is significantly lower, so that finer material structures with small interlamellar distances can be formed without growth defects, surrounded by a fine pearlitic structure reacted isothermally at higher speeds, i.e. at constant lower temperatures.

Drôty vyrobené týmto spôsobom majú zlepšené ťažnostné aj pevnostné vlastnosti. Spôsob a zariadenie podľa vynálezu, využívajúce fluidizačné lôžko, umožňuje výber výhodnej krivky určujúcej závislosť transformácie od ochladzovania v grafe uvádzajúcom závislosť transformácie od teploty a času alebo uskutočňovanie patentovacieho spracovania podľa špecifickej krivky, napríklad na dosiahnutie zvláštnych účinkov alebo zvláštnych vlastností drôtov. To je známe už pri bežne používaných zariadeniach s fluidizačným lôžkom alebo s kúpeľom z roztaveného olova.The wires produced in this way have improved ductility and strength properties. The method and apparatus of the present invention, utilizing a fluidized bed, allows the selection of a preferred curve determining the dependence of transformation on cooling in a graph showing the dependence of transformation on temperature and time, or performing a patented treatment according to a specific curve. This is already known in conventional fluidized bed or molten lead bath installations.

Jednou z možností na dosiahnutie lepších výsledkov je využitie výhody exotermického charakteru reakcie na vytvorenie rovnomernej perlitickej štruktúry s väčšími ako zvyčajnými interlamelámymi vzdialenosťami. Reakcia by pritom mohla začať prebiehať pri 580 °C až 600 °C a v drôtoch by mohla narastať teplota v dôsledku vývoja transformačného tepla o 60 °C až 80 °C. Aj keď je po tomto spracovaní na jednej strane pevnosť drôtu o niečo nižšia, na druhej strane sa výrazne zlepšujú deformačné vlastnosti drôtu.One way to achieve better results is to take advantage of the exothermic nature of the reaction to produce a uniform pearlitic structure with greater than usual interlamellar distances. The reaction could start at 580 ° C to 600 ° C and the temperature in the wires could rise by 60 ° C to 80 ° C as a result of the transformation heat. Although on the one hand the strength of the wire is somewhat lower after this treatment, on the other hand, the deformation properties of the wire are greatly improved.

Ďalší problém súčasného stavu, súvisiaci s ochladzovaním oceľových drôtov vo fluidizačnom lôžku pomocou studeného vzduchu a spočívajúci v oxidácii povrchu drôtov, pri ktorej vznikajú nežiaduce šupinovité okuje, je vyriešený použitím plynu, pri ktorom nedochádza k oxidácii a ktorým sa tak fluidizuje, ako aj podľa potreby ohrieva ochladzovacie pásmo. Z tohto hľadiska sa ďalšie výhody pri spôsobe tepelného spracovania ocele, pri ktorom sa oceľové predmety prichádzajúce z austenizačnej pece prudko ochladzujú vo fluidizačnom lôžku, dosahujú tým, že lôžko je fluidizované výstupnými plynmi z austenizačnej pece. Zariadenie podľa vynálezu je preto bezprostredne napojené na fluidizačnú pec a je vybavené ústrojenstvami na prívod výstupných plynov z tejto pece do lôžka, aby sa dosiahla jeho íluidizácia.Another current problem of cooling the steel wires in the fluidized bed by means of cold air and oxidizing the surface of the wires to produce unwanted scale scale is solved by the use of a non-oxidizing gas which is both fluidized and as needed heats the cooling zone. In this respect, further advantages in the steel heat treatment method in which steel items coming from the austenizing furnace are quenched in a fluidized bed are achieved by the bed being fluidized with the outlet gases of the austenizing furnace. The device according to the invention is therefore directly connected to the fluidization furnace and is equipped with means for supplying exhaust gases from the furnace to the bed in order to achieve fluidization thereof.

Tento spôsob a zariadenie môžu byť výhodne využité aj v iných oblastiach techniky, ale ich využitie na patentovací proces je najvýhodnejšie.This method and apparatus can advantageously be used in other fields of technology, but their use for the patenting process is most preferred.

Ak sú použité dve pásma fluidizačného lôžka, môžu výstupné plyny prechádzať obidvoma týmito pásmami, buď aby uvádzali do fluidizačného stavu jedno lôžko rozdelené na niekoľko pásem, alebo aby boli vedené dvoma samostatnými lôžkami. V tomto druhom prípade môžu plyny prechádzať obidvoma lôžkami postupne.If two fluidized bed zones are used, the outgoing gases may pass through both zones, either to bring the fluidized state into one bed divided into several zones or to be led through two separate beds. In this latter case, the gases may pass through both beds sequentially.

Výstupné plyny majú obsah kyslíka v objemovom množstve menšom ako 5 %, najmä menšom ako 2 %, pričom najvýhodnejšie by nemal byť obsah kyslíka vyšší ako 0,5 %, a obsah oxidu uhoľnatého by sa mal v objemovom množstve pohybovať nad 0,1 % a najmä by mal byť v rozsahu od 0,5 do 2,0 %. Je možné použiť tiež iné druhy plynov, ktoré nemajú oxidačné účinky a ktoré nemusia byť získavané z austenizačnej pece.The exhaust gases have an oxygen content of less than 5% by volume, in particular less than 2%, most preferably not more than 0.5%, and the carbon monoxide content should be above 0.1% by volume, and in particular, it should be in the range of 0.5 to 2.0%. It is also possible to use other types of gases which do not have oxidizing effects and which may not be obtained from an austenizing furnace.

Horúce výstupné plynu sú výhodne vopred ochladzované v rekuperátore, napríklad v boileri na využitie odpadThe hot exhaust gases are preferably pre-cooled in a recuperator, for example a waste recovery boiler

SK 280378 Β6 ného tepla, na teplotu nepresahujúcu 150 °C a následne sa zohrejú na požadovanú vstupnú teplotu, napríklad pomocou batérie regulovateľných elektrických vyhrievacích teliesok. Vstupná teplota sa môže meniť v rozsahu od 100-150 °C do 450-500 °C v závislosti od prevádzkového stavu, napríklad v závislosti od najvyššej teploty požadovanej na začiatku procesu, a od priemeru drôtu.The heat exchanger can then be heated to a temperature not exceeding 150 ° C and subsequently heated to the desired inlet temperature, for example by means of a battery-controlled electric heating element. The inlet temperature can vary from 100-150 ° C to 450-500 ° C depending on the operating condition, for example depending on the highest temperature required at the start of the process, and the wire diameter.

Pri zariadení podľa vynálezu je tiež výhodné, že stanica na prípravu fluidizačného plynu je umiestnená mimo plášťa obsahujúceho fluidizačné lôžko. Namiesto konvenčnej konštrukcie pece s tuhou nosnou konštrukciou a pevnou výmurovkou, spojenou s nosnou konštrukciou oceľovými spojovacími prvkami je výhodne využitá pri riešení podľa vynálezu modulová a stavebnicová konštrukcia, aj keď táto voľba nie je podstatná na dosiahnutie predpokladaných účinkov. Jednotlivé moduly sú vytvorené vo forme dvojkomorovej kovovej konštrukcie obsahujúcej otvorenú nádobu na uloženie častíc lôžka a pod ňou umiestnenú pretlakovú komoru, oddelenú od nádoby rozdeľovacou doskou s otvormi a/alebo dýzami na prívod fluidizačného plynu, pričom modulové konštrukčné časti sú združené do jednodielnej konštrukcie. Tento modulový konštrukčný princíp, z ktorého sú vylúčené horáky, je tiež výhodný z hľadiska využitia aj údržby a tiež ľahšej montáže jednotlivých pásmových modulov do plášťovej konštrukcie, pretože v prípade potreby sa môže príslušný modul vybrať z hlavného rámu a opraviť alebo nahradiť novým modulom.It is also advantageous in the device according to the invention that the fluidizing gas preparation station is located outside the housing containing the fluidizing bed. Instead of a conventional furnace structure with a rigid support structure and a solid liner coupled to the support structure with steel fasteners, a modular and modular structure is preferably used in the invention, although this choice is not essential to achieve the intended effects. The individual modules are formed in the form of a bicameral metal structure comprising an open receptacle for storing bed particles and a pressurized chamber disposed therebetween, separated from the receptacle by a manifold plate with openings and / or nozzles for fluidizing gas supply, the modular components being combined into a one-piece structure. This modular design principle, from which the burners are excluded, is also advantageous in terms of both maintenance and maintenance, as well as easier mounting of the individual band modules into the skeleton structure, as the module can be removed from the main frame and repaired or replaced with a new module.

Prehrievacie pásmo na vyrovnávanie vnútorných teplôt v drôte môže byť tvorené jedným modulom s fluidizačným lôžkom a s potrebnou dĺžkou alebo môže pozostávať z väčšieho počtu kratších modulov nadväzujúcich na seba, takže pri tomto konštrukčnom uskutočnení je možné dĺžku prehrievacieho pásma podľa potreby meniť. Prívod fluidizačného plynu do prehrievacieho pásma, vytvoreného z jedného alebo niekoľkých modulov, môže byť zaistené centrálnym vstupom napojeným na stanicu na dodávanie prehrievacieho plynu a pripojeným na spoločné pretlakové potrubie, prebiehajúce pod pripojenými pretlakovými komorami.The overheating zone for equalizing the internal temperatures in the wire may consist of a single fluidized bed module of the required length, or may consist of a plurality of shorter adjacent modules so that the length of the overheating zone may be varied as desired. The supply of fluidizing gas to the superheat zone formed from one or more modules may be provided by a central inlet connected to the superheat gas supply station and connected to a common overpressure line running below the connected overpressure chambers.

Pri zariadení podľa vynálezu sa tiež podarilo odstrániť nedostatky doteraz známych konštrukcií vybavených vnútornými horákmi, pri ktorých mali časti zariadenia, menej odolné proti priamemu pôsobeniu tepla z plameňa, a pevné spoje medzi kovovými časťami nosnej konštrukcie a vnútornou žiaruvzdornou výmurovkou z materiálu celkom iného charakteru, kratšou životnosťou a vyžadovali kvôli častejšiemu výskytu chýb nákladné opravy, spojené s výpadkami výroby.The device according to the invention has also succeeded in eliminating the drawbacks of the previously known structures equipped with internal burners, in which parts of the device had less resistance to direct heat from the flame, and rigid joints between metal parts of the supporting structure and inner refractory liner. lifetime and, due to the more frequent occurrence of errors, required costly repairs associated with production outages.

Každé pásmo je vybavené svojím vlastným fluidizačným systémom a integrovaným systémom na riadenie teplôt, takže samostatné chladiace pásmo a prehrievacie pásmo je fluidizované samostatne pomocou vhodných zmesí plynov pripravených pre každé pásmo mimo priestoru zariadenia a majúcich nastavenú základnú teplotu, pričom zariadenie je tiež vybavené nezávislou reguláciou množstva dodávaného tepla a nezávislým riadiacim ústrojenstvom na reguláciu teploty lôžka. Takýto integrovaný systém pre každé pásmo je v praxi účinný najmä pri začínaní aj pri ďalšej prevádzke pracovnej linky s fluidizačným lôžkom. Tým je umožnené použitie vhodnej zmesi plynov pre každé pásmo a najmä neoxidačných plynov v chladiacom pásme na plynulé chladenie horúcich drôtov. Je možné tiež plynulé postupné prispôsobenie vstupnej teploty od začínajúceho stavu až do ustáleného chodu na špecifickú základnú teplotu, vybranú podľa druhu drôtu a prevádzkových podmienok, ako sa to vyžaduje pre jednotlivé pásma, pričom základná teplota vnútri fluidizačného lôžka je pomocou konkrétneho uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu presnejšie prispôsobená podmienkam pomocou sekundárnych regulačných ústrojenstiev, umiestnených v ochladzovacom pásme a v prehrievacom pásme. Pretože zariadenie podľa vynálezu nie je vybavené horákmi, pôsobiacimi priamo vo fluidizačnom lôžku, sú výrazne obmedzené škody spôsobené priamym pôsobením tepla z horákov a k opravovaným častiam je jednoduchší prístup a tiež náhrada častí modulovej konštrukcie sa vykonáva jednoduchšie.Each zone is equipped with its own fluidization system and integrated temperature control system, so that the separate cooling zone and the superheat zone are fluidized separately using suitable gas mixtures prepared for each zone outside the equipment and having a set base temperature, and the equipment is also equipped with independent volume control. heat supply and independent control for bed temperature control. In practice, such an integrated system for each band is particularly effective in starting and continuing the operation of a fluidized bed operating line. This makes it possible to use a suitable gas mixture for each zone and in particular non-oxidizing gases in the cooling zone for the continuous cooling of the hot wires. It is also possible to continuously adjust the inlet temperature from start-up to steady-state operation to a specific base temperature, selected according to the wire type and operating conditions, as required for the individual zones, the base temperature inside the fluidizing bed being more precise adapted to the conditions by means of secondary control devices located in the cooling zone and in the superheat zone. Since the device according to the invention is not equipped with burners acting directly in the fluidized bed, the damage caused by the direct action of the heat from the burners is greatly reduced and the parts to be repaired are easier to access and the replacement of the modular structure parts is easier.

Prehľad obrázkov na výkresoch.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS.

Vynález je bližšie objasnený pomocou príkladov uskutočnenia zobrazených na výkresoch, kde znázorňujú obr. la pozdĺžny rez zariadením na tepelné spracovanie drôtu, vybaveným kúpeľom roztaveného olova, obr. lb graf zobrazujúci priebeh ochladzovania a transformácie drôtu v zariadení s kúpeľom roztaveného olova, obr. 2a pozdĺžny rez známym zariadením na patentovanie drôtu, vybaveným fluidizačným lôžkom, obr. 2b graf zobrazujúci priebeh ochladzovania a transformácie drôtu v známom zariadení s fluidizačným lôžkom, obr. 3 diagramové znázornenie vzťahu medzi grafom teplota-čas-transformácia (T.T.T.) a krivkou zobrazujúcou priebeh chladenia-transformácie pri patentovanom drôte z uhlíkovej ocele, spracovávaného v olovenom kúpeli a v konvenčnom fluidizačnom lôžku, obr.4a a 4b pozdĺžne rezy prvým a druhým príkladným vyhotovením zariadenia s fluidizačným lôžkom podľa vynálezu, obr. 5a pozdĺžny rez tretím príkladým vyhotovením zariadenia podľa vynálezu, obr. 5b graf zobrazujúci priebeh patentovacích kriviek dosiahnuteľných pri treťom príkladnom vyhotovení zariadenia, obr. 6 pozdĺžny rez zariadením podľa vynálezu, zobrazujúci ďalšie konštrukčné detaily, obr. 7 graf zobrazujúci krivkami priebeh ochladzovania a transformácie, dosiahnuteľný patentovacím procesom s fluidizačným lôžkom, obr. 8 pozdĺžny rez zariadením, zobrazujúci jeho ďalšie konštrukčné detaily, obr.9a a 9b grafy zobrazujúce kolísanie pevnosti patentovaných drôtov, spracovaných jednak v roztavenom olove a jednak vo fluidizačnom lôžku, a obr. 10 graf obsahujúci skupinu špeciálne vybraných patentovacích kriviek, získaných pri spracovaní vo fluidizačnom lôžku.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in more detail by way of example embodiments illustrated in the drawings, in which: FIG. 1a shows a longitudinal section through a wire heat treatment apparatus equipped with a molten lead bath; FIG. 1b is a graph showing the course of cooling and wire transformation in a molten lead bath apparatus; FIG. 2a shows a longitudinal section through a known wire patenting device equipped with a fluidizing bed, FIG. 2b is a graph illustrating the cooling and transformation process of a wire in a known fluidized bed apparatus; FIG. 3 is a diagrammatic representation of the relationship between the temperature-time-transformation (TTT) graph and the cooling-transformation curve of a patented carbon steel wire processed in a lead bath and in a conventional fluidized bed; FIGS. 4a and 4b show longitudinal sections of the first and second exemplary embodiments with the fluidized bed according to the invention, FIG. 5a shows a longitudinal section through a third exemplary embodiment of the device according to the invention, FIG. 5b is a graph showing the course of the patenting curves obtainable in a third exemplary embodiment of the apparatus; FIG. 6 shows a longitudinal section through a device according to the invention showing further construction details; FIG. Fig. 7 is a graph depicting curves of the cooling and transformation process obtainable by the fluidized bed patenting process; Fig. 8 is a longitudinal cross-sectional view of the apparatus showing its other constructional details; Figs. 9a and 9b are graphs showing the variation in strength of patented wires processed both in molten lead and in a fluidized bed; 10 is a graph containing a group of specially selected patenting curves obtained in fluidized bed processing.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obr. la je zobrazené patentovacie zariadenie s kúpeľom z roztaveného olova Pb a na obr. 2a je na porovnanie znázornené doteraz používané patentovacie zariadenie s fluidizačným lôžkom, pričom v príklade podľa obr. la je drôt W po zohriatí v austenizačnej peci 1 privádzaný do kúpeľa 2' roztaveného olova, zatiaľ čo pri doteraz známom zariadení podľa obr. 2a je drôt W vedený jednopásmovým fluidizačným lôžkom, udržiavaným na stálej teplote neznázomenými regulačnými ústrojenstvami.In FIG. 1a shows a patented device with a molten lead bath Pb and FIG. 2a shows, for comparison, the patented fluidized bed patenting device used so far, and in the example of FIG. 1a, the wire W, after being heated in the austenization furnace 1, is fed to the molten lead bath 2 ', while in the prior art apparatus of FIG. 2a, the wire W is guided through a single-band fluidized bed maintained at a constant temperature by control devices (not shown).

Na obr. lb a 2b je zobrazené porovnanie účinnosti obidvoch týchto zariadení podľa obr. la a 2a pomocou grafov zobrazujúcich teploty drôtu W v priebehu času, pričom východiskový bod predstavuje v obidvoch prípadoch austenitizačná teplota T_a a cieľovú hodnotu patentovacia teplota Tp. Úsek Tg zobrazuje priebeh teploty pri prudkom ochladzovaní. Z porovnania grafov na obr. Ib a 2b je zrejmé, že pri konvenčnom zariadení s fluidizačným lôžkom je začiatočná teplota transformácie a reálny priebeh transformačných teplôt zobrazený krivkou Tj, pričom šrafovaná plocha sa nachádza nad patentovacou teplotou Tp a k perlitickej reakcii môže dochádzať v širokom pásme teplôt. Teploty majú sklon k narastaniu v priebehu reakcie, vyvolanému kombinovaným účinkom rekalescencie drôtu W, to znamená uvoľňovaním tepla pri transformácii, a nižším prenosom tepla do fluidizačného lôžka, ktoré má tiež nižšiu teplotnú kapacitu.In FIG. 1b and 2b, a comparison of the efficiency of the two devices of FIG. 1a and 2a by means of graphs showing the wire temperatures W over time, the starting point in both cases being the austenitization temperature T _a and the target value of the patenting temperature Tp. The section Tg shows the temperature curve during rapid cooling. By comparing the graphs in FIG. Ib and 2b show that in a conventional fluidized bed apparatus, the initial transformation temperature and the real transformation temperature curve are represented by the curve Tj, with the shaded area above the patenting temperature Tp and the perlitic reaction can occur over a wide temperature range. Temperatures tend to increase during the reaction due to the combined effect of wire recalescence, i.e., heat release during transformation, and lower heat transfer to the fluidization bed, which also has a lower thermal capacity.

Na obr. 3 sú zobrazené chladiace a transformačné krivky FB, dosahované pri tepelnom spracovaní kovových výrobkov v konvenčnom fluidizačnom lôžku a zobrazené v grafe zobrazujúcom transformáciu v priebehu času a v závislosti od teploty, a ich porovnanie s krivkami Pb dosahovanými pri spracovaní drôtu W v olovenom kúpeli. Čiarkovanými čiarami zobrazené krivky (TR)0, (TR)100 označujú začiatok a koniec transformácie austenitu a šrafovaná plocha OTB zobrazuje optimálne transformačné pásmo na získanie optimálnej perlitickej štruktúry. Je potrebné pripomenúť, že pri konvenčnom tepelnom spracovaní drôtu W vo fluidizačnom lôžku je teplota závislá od plochy OTB. Doteraz známe techniky sa snažili zlepšiť výrobné podmienky napríklad používaním vopred ochladenej jednotky, napríklad oblasti fluidizačného lôžka s prívodom chladiaceho vzduchu, alebo drastickým znížením ohrievacej teploty fluidizačného lôžka, aby sa dosiahla teplotná krivka T₂z obr. 2b, ale tieto opatrenia sú príliš riskantné, pretože môže ľahko dôjsť k tvorbe bainitu, vyvolanej ochladením drôtu W na teplotu T₂, ktorá je nižšia ako patentovacia teplota Tp.In FIG. 3 shows the cooling and transformation curves FB achieved in the heat treatment of metal products in a conventional fluidized bed and shown in a graph showing the transformation over time and temperature, and comparing them with the curves Pb achieved in the processing of the wire W in the lead bath. The dotted lines (TR) 0, (TR) 100 shown in dotted lines indicate the start and end of the austenite transformation, and the shaded area of the OTB shows the optimal transformation band to obtain an optimal pearlitic structure. It should be noted that in the conventional heat treatment of the wire W in the fluidized bed, the temperature is dependent on the OTB area. The prior art techniques have sought to improve production conditions, for example by using a pre-cooled unit, for example, a fluidized bed area with cooling air supply, or by drastically lowering the heating temperature of the fluidized bed to achieve the temperature curve T ₂ of FIG. 2b, but these measures are too risky because bainite can easily be produced by cooling the wire W to a temperature T ₂ that is below the patenting temperature Tp.

Na obr. 4a je schematicky zobrazené základné príkladné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu. Toto zariadenie pozostáva z austenizačnej pece laz vlastného dvojpásmového zariadenia 2 podľa vynálezu s fluidizačným lôžkom, ktoré pozostáva zo samostatného ochladzovacieho prvého pásma Q a z prehrievacieho a transformačného druhého pásma TR-S. Obidve tieto pásma O, TR-S obsahujú modulovú sústavu 3 tvorenú nádobou 4 na častice, pretlakovú komoru 5, rozdeľovaciu dosku 6 na rovnomerné rozdeľovanie plynu, napríklad perforovanú dosku, ktorá je umiestnená medzi dnom nádoby 4 na častice a hornou časťou pretlakovej komory 5, a prívodným potrubím 5' plynu, vyústeným do dna pretlakovej komory 5. Každá modulová jednotka 3 je spojená spojovacím potrubím 8, ktoré je najmä demontovateľné, s prívodnou stanicou 7 na prívod fluidizačného plynu, ktorá nie je podrobnejšie zobrazená, v ktorej sa pripravuje fluidizačný plyn najmä v požadovanom množstve, s požadovaným zložením a s regulovanou základnou teplotou. Táto základná teplota je určená pre každé pásmo podľa druhu drôtu W a zvoleného procesu a je regulovaná v priebehu procesu podľa prevažujúcich podmienok v lôžku, napríklad podľa toho, či ide o počiatočný alebo priebežný stav, či sa spracovávajú drôty W iného priemeru a podobne. Vonkajšia prívodná stanica 7 na prívod plynu môže byť vybavená vyvíjačmi plynu, vhodnými horákmi na prívod najmä chudobnej spaľovacej zmesi, ohrievacími jednotkami na ohrievanie ofúkovacieho vzduchu a kombináciami týchto ústrojenstiev. Prvé pásmo Q je oddelené od druhého pásma TR-S fluidizačného lôžka tepelne izolačnou stenou, vybavenou otvormi na umožnenie priechodu drôtov W. Zariadenie podľa vynálezu je upravené na súčasnú tepelnú úpravu skupiny drôtov, vedených po priamych a vzájomne rovnobežných dráhach, pričom z austenizačnej pece 1 do ochladzovacieho prvého pásma Q drôty prechádzajú ochranným krytom.In FIG. 4a shows schematically a basic exemplary embodiment of a device according to the invention. This device consists of an austenization furnace laz of the actual fluidized bed dual-band device 2 according to the invention, which consists of a separate cooling first zone Q and an overheating and transforming second zone TR-S. Both of these bands 0, TR-S comprise a modular assembly 3 comprising a particle container 4, a plenum chamber 5, a distribution plate 6 for evenly distributing the gas, for example a perforated plate which is located between the bottom of the particle container 4 and the upper part of the plenum 5. and the gas supply line 5 'leading to the bottom of the plenum 5. Each module unit 3 is connected by a connecting line 8, which is particularly removable, to a fluidizing gas supply station 7, not shown in detail, in which fluidizing gas is prepared. in particular in the required amount, with the desired composition and with a controlled base temperature. This base temperature is determined for each band according to the type of wire W and the process selected and is controlled during the process according to the prevailing bed conditions, for example whether it is an initial or continuous state, whether wires of different diameter are processed or the like. The external gas supply station 7 may be equipped with gas generators, suitable burners for supplying a particularly lean combustion mixture, heater units for heating the blowing air, and combinations of these devices. The first zone Q is separated from the second zone TR-S of the fluidized bed by a heat insulating wall equipped with openings to allow the passage of wires W. The device according to the invention is adapted to simultaneously heat treat a group of wires running along straight and mutually parallel tracks. the wires pass through the protective cover into the cooling zone 1.

Na obr. 4b je zobrazené alternatívne príkladné uskutočnenie dvojpásmového fluidizačného lôžka, v ktorom je výstupný plyn z austenizačnej pece 1 využitý na fluidizáciu najskôr prehrievacieho pásma a potom chladiaceho pásma (alebo naopak pri použití vopred ochladených pecných výfukových plynov). V takom prípade sa výfukový plyn z austenizačnej pece 1 vedie prívodným potrubím 8 do zariadenia 2 s fluidizačným lôžkom pomocou odberového dúchadla 7'. Nastavenie základnej teploty plynu pred jeho vstupom do ochladzovacích a prehrievacích modulov sa uskutočňuje pomocou jednotlivých vhodných výmenníkov 10,10' tepla, umiestnených na vstupe každého pásma.In FIG. 4b shows an alternative exemplary embodiment of a dual-band fluidized bed in which the off-gas from the austenizing furnace 1 is used to fluidize first the superheat zone and then the cooling zone (or vice versa using pre-cooled furnace exhaust gases). In this case, the exhaust gas from the austenization furnace 1 is fed through the supply line 8 to the fluidized bed apparatus 2 by means of a take-off blower 7 '. The adjustment of the base temperature of the gas before it enters the cooling and superheat modules is accomplished by means of individual suitable heat exchangers 10, 10 'located at the inlet of each zone.

Obr. 5a zobrazuje zvlášť výhodné príkladné uskutočnenie. V tomto príklade je zobrazená plynom vykurovaná austenizačná pec 1 a zariadenie 2 s fluidizačným lôžkom podľa vynálezu, obsahujúcom ochladzovacie prvé pásmo Q a prehrievacie druhé pásmo TR-S, kde ochladzovacie prvé pásmo Q je fluidizované výfukovým plynom, ktorý je neoxidačným plynom a ktorý' je privádzaný prívodným potrubím 8, zatiaľ čo prehrievacie druhé pásmo TR-S je zásobované z prívodnej stanice 7 nezávislým generátorom plynu, napríklad spaľovacím ústrojenstvom s horákom. V tomto príklade je fluidizačná základná teplota na vstupe do ochladzovacieho prvého pásma Q riadená nasledovne. Najskôr sa odoberaný výfukový plyn predbežne ochladí najmä na teplotu pod 150 °C v rekuperátore 11 na získavanie pecného tepla a potom sa dopravuje do regulovateľného výmenníka 12 tepla, napríklad do elektrického ohrievača plynu, na nastavenie skutočnej teploty plynu na okamžite potrebnú vstupnú hodnotu teploty, ktorá sa môže meniť podľa momentálne prevažujúcich tepelných podmienok vnútri ochladzovacieho prvého pásma O, závislých od prevádzkového režimu, prívodu tepla z horúcich drôtov, rýchlosti priechodu drôtu a podobne. Primáme nastavenie vstupnej teploty ochladzovacieho plynu je doplnené sekundárnym riadiacim systémom na presné nastavenie teploty vnútri ochladzovacieho lôžka na udržiavanie akejkoľvek požadovanej hodnoty. V praxi pracuje sekundárny riadiaci systém iba po úplnom vytvorení pracovných podmienok, to znamená v čase, keď nie je potrebný prídavný prívod tepla z fluidizačného plynu a keď sa môže predhrievacia batéria vypnúť. Táto situácia bude ešte podrobnejšie opísaná v ďalšej časti.Fig. 5a shows a particularly preferred exemplary embodiment. In this example, a gas-heated austenization furnace 1 and a fluidized bed apparatus 2 according to the invention, comprising a cooling first zone Q and a superheat second zone TR-S, wherein the cooling first zone Q is fluidized with an exhaust gas which is a non-oxidizing gas and which is supplied by the supply line 8, while the superheat second zone TR-S is supplied from the supply station 7 by an independent gas generator, for example a combustion device with a burner. In this example, the fluidization base temperature at the inlet to the cooling zone 1 is controlled as follows. First, the exhaust gas is pre-cooled, in particular to a temperature below 150 ° C in the heat recovery recuperator 11, and then conveyed to a controllable heat exchanger 12, for example an electric gas heater, to adjust the actual gas temperature to an instantaneous temperature input. it may vary according to the currently prevailing thermal conditions within the cooling zone O, depending on the operating mode, the heat input from the hot wires, the wire throughput rate and the like. The primary cooling gas inlet temperature setting is complemented by a secondary control system to accurately adjust the temperature inside the cooling bed to maintain any desired value. In practice, the secondary control system only operates after the operating conditions have been fully established, that is to say at a time when no additional heat supply from the fluidizing gas is required and the preheating battery can be switched off. This situation will be described in more detail below.

Prehrievacie druhé pásmo TR-S na vyrovnanie teploty je fluidizované a zohrievané horúcim plynom privádzaným z prívodnej stanice 7, vybavenej napríklad horákom, z ktorej sa privádza zmes plynných spalín s nastavenou základnou teplotou do modulu prehrievacieho druhého pásma TR-S. Vstupná teplota plynu, potrebná na zohrievanie prehrievacieho druhého pásma TR-S na konštantnú priemernú teplotu, je automaticky regulovaná v závislosti od skutočnej teplotnej rovnováhy prehrievacieho druhého pásma TR-S, ovplyvňovanej pracovným zaťažením, rekalescenciou, tepelnými stratami a podobne.The superheat second temperature-equalizing zone TR-S is fluidized and heated by hot gas supplied from a feed station 7, equipped, for example, with a burner from which a set-point gas temperature mixture of flue gases is supplied to the superheat second zone TR-S. The gas inlet temperature required to heat the superheat second zone TR-S to a constant average temperature is automatically controlled depending on the actual temperature equilibrium of the superheat second zone TR-S, influenced by workload, recalescence, heat loss and the like.

Tak ochladzovacie prvé pásmo O, ako aj prehrievacie druhé pásmo TR-S sa individuálne fluidizuje, prípadne sa zohrieva alebo sa v ňom reguluje teplota takým spôsobom, aby sa udržiavala konštantná teplota, ktorá je charakteristická pre každé pásmo a ktorá je upravovaná podľa druhu drôtu W a podľa požadovaných vlastností, získavaných uskutočňovaným procesom, Napríklad pri patentovaní drôtov sa môže vnútorná teplota chladiaceho lôžka meniť vBoth the first cooling zone O and the superheating second zone TR-S are individually fluidized, optionally heated or controlled in such a way as to maintain a constant temperature characteristic of each zone and which is adjusted according to the type of wire W and according to the desired properties obtained by the process carried out. For example, in patenting wires, the internal temperature of the cooling bed may vary

SK 280378 Β6 rozsahu od 250°C do 600°C na dosiahnutie teploty drôtu medzi hodnotou pre mäkké drôty a danou teplotou pre perlitickú reakciu, zatiaľ čo v prehrievacom lôžku na vyrovnanie teploty môžu byť teploty volené v rozsahu od 450°C do 700°C na dosiahnutie perlitickej štruktúry s premenlivou jemnosťou.Range from 250 ° C to 600 ° C to achieve a wire temperature between the value for soft wires and a given temperature for the perlitic reaction, whereas in the temperature-compensating superheat, temperatures can be selected in the range of 450 ° C to 700 ° C to achieve a pearlitic structure with variable fineness.

Obr. 5b zobrazuje v grafe skupinu kriviek FB-IN zobrazujúcu priebeh ochladzovania a transformácie a získavaných pri patentovaní drôtu pomocou spôsobu a zariadenie podľa vynálezu, pričom v tomto grafe je možné porovnávať priebeh týchto kriviek s krivkami FB-PA, ktoré obsahujú výsledky dosahované na doteraz známych zariadeniach na patentovanie drôtov vo fluidizovanom lôžku. Z tohto diagramu je zrejmé, že krivky FB-IN zodpovedajú omnoho presnejšie riadenému patentovaciemu postupu ako bolo možné pri známom spôsobe a majú omnoho lepšie nastavenie ochladzovania drôtu a začiatočných podmienok transformácie v kombinácii s omnoho presnejším riadením teploty perlitickej reakcie.Fig. 5b shows a graph of a group of FB-IN curves illustrating the course of cooling and transformation and obtained by patenting a wire using the method and apparatus of the invention, comparing the course of these curves with the FB-PA curves containing the results achieved with prior art devices for patenting wires in a fluidized bed. From this diagram, it is apparent that the FB-IN curves correspond to a much more precise controlled patenting process than was possible in the known method and have much better wire cooling settings and initial transformation conditions in combination with much more precise control of the perlite reaction temperature.

Miestna teplota lôžka môže mať v istých miestach sklon ku stúpaniu nad optimálnu úroveň pri určitom stupni transformácie v dôsledku už spomenutého rekalescenčného účinku, spočívajúceho v uvoľňovaní transformačného tepla. Pomocou experimentov sa zistilo, že stupeň rekalescencie a miesto výskytu jeho špičkového teplotného účinku v prehrievacom druhom pásme TR-S sa môžu meniť v závislosti od priemeru drôtu, rýchlosti ich vedenia lôžkom a na zvolenej transformačnej krivky.The local bed temperature may, in certain places, tend to rise above an optimum level at a certain degree of transformation due to the aforementioned recalescent effect of releasing the heat of transformation. Experiments have shown that the degree of recalescence and the location of its peak temperature effect in the superheat second TR-S band can vary depending on the wire diameter, the speed of the wire guide, and the selected transformation curve.

Výhodné príkladné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu je preto vybavené v module prehrievacieho druhého pásma TR-S pomocnými ohrievacími prvkami a teplotnými snímačmi, ktoré sú združené do skupín a v nich sú samostatne ovládané, pričom tieto prvky a snímače pokrývajú celú dĺžku transformačnej a prehrievacej zóny. Skupiny prvkov sú regulované v jednotlivých moduloch nezávisle od korekcie teploty v jednotlivých úsekoch prehrievacieho druhého pásma TR-S v kombinácii s riadením dodávky primárneho fluidizačného tepla. Na vyriešenie problému spojeného s nerovnakými tepelnými stratami pri premenlivom uvoľňovaní transformačného tepla je priemerný prívod tepla rozdelený na primárnu frakciu a sekundárnu frakciu, pričom veľkosť primárnej frakcie je zvolená ľubovoľne pod hodnotou konštantného prívodu prevádzkového tepla. Pri tomto riešení prídavné ohrievacie ústrojenstvá nielen dodávajú potrebnú energiu na kompenzáciu nadmerných miestnych poklesov teplôt, ale dodávajú tiež časť primárnej tepelnej energie. Výsledkom môže byť zamedzenie miestneho prehriatia lôžka v dôsledku rekalescenčnej špičky, ktorá môže prekročiť priemerné tepelné straty' lôžka, bez nepriaznivého ovplyvnenia susedných transformačných oblastí. Ďalšia výhoda tohto opatrenia spočíva v možnosti dosiahnutia programovanej perlitickej reakcie, napríklad v operáciách s rôznymi úrovňami teplôt a s rôznymi rýchlosťami reakcie. To má niekoľko praktických výhod spočívajúcich vo zvýšení flexibility uskutočnenia patentovacej reakcie priamo na cieľovej oblasti, ktorá je vyššia ako pri patentovaní pomocou lôžka obsahujúceho roztavené olovo, a v možnosti riadenia patentovacej reakcie nad zvyčajne akceptovanými chladiacimi a transformačnými krivkami pri dosiahnutí lepšej produktivity zariadenia podľa vynálezu najmä z hľadiska kratšieho začínajúceho režimu a rýchlejšieho prechodu na požadovaný prevádzkový režim.A preferred embodiment of the device according to the invention is therefore provided in the superheat module of the second zone TR-S with auxiliary heating elements and temperature sensors, which are grouped and grouped separately therein, these elements and sensors covering the entire length of the transformation and superheating zones. The groups of elements are regulated in the individual modules independently of the temperature correction in the individual sections of the superheat second zone TR-S in combination with the primary fluidization heat supply control. To solve the problem associated with unequal heat loss in varying heat release, the average heat input is divided into a primary fraction and a secondary fraction, the primary fraction size being chosen arbitrarily below the constant operating heat input value. In this solution, the additional heating devices not only supply the necessary energy to compensate for excessive local temperature drops, but also supply part of the primary thermal energy. As a result, local overheating of the bed can be prevented due to the recalescent peak, which can exceed the average heat loss of the bed, without adversely affecting adjacent transformation regions. A further advantage of this measure lies in the possibility of achieving a programmed perlitic reaction, for example in operations with different temperature levels and different reaction rates. This has several practical advantages of increasing the flexibility of carrying out the patenting reaction directly on the target area, which is higher than in patenting with a molten lead bed, and the ability to control the patenting reaction over commonly accepted cooling and transformation curves for a shorter starting mode and a faster transition to the desired operating mode.

Obr. 6 znázorňuje, ako môže byť v priebehu transformácie nastavená optimálna teplota reakcie na hodnoty potrebné na spracovanie určitého drôtu W. Na tento účel je v tomto príkladnom uskutočnení rozdelené prehrievacie druhé pásmo TR-S do štyroch úsekov 13, z ktorých každý ob sahuje súpravu jednotlivých ohrievacích prvkov 14 vnútri fluidizačného lôžka, teplotné snímače 16 a regulačné ústrojenstvo 17 na reguláciu teploty, spojené s riadiacim panelom 15. Ohrievacie prvky 14 sú udržiavané na základnom výkone na udržovanie prehrievacieho druhého pásma TR-S na požadovanej teplote v kombinácii s prívodom tepla z horúceho fluidizačného plynu, dodávaného zo stanice na prípravu plynu k prehrievaniu lôžka v druhom pásme TR-S. Pri ohrievacích prvkoch 14 je ďalej ovládané zvyšovanie alebo znižovanie ich výkonu, ak lokálna teplota lôžka poklesne pod nastavenú prehrievaciu teplotu alebo sa nad nastavenú hodnotu zvýši. Stanica na ohrievanie a dodávanie fluidizačného plynu je umiestnená mimo hlavnú skriňu zariadenia aje v podstate vybavená spaľovacím zariadením na prípravu zmesi spalín v potrebnom množstve, pri potrebnej teplote a tlaku. Táto stanica obsahuje spaľovaciu komoru 20 a plynový horák 21, napojený na prívod najmä plynového paliva 23, napríklad zemného plynu, a prívod stlačeného vzduchu 22 z dúchadla 7. Informácia o vstupnej teplote plynu na vstupe do zariadenia je dopravená vedením 18 na riadiaci panel 15. Plyn pre ochladzovacie pásmo O, ktorým je napríklad predchladený plyn z pece, prechádza výmenníkom 12 tepla alebo ohrievacím telesom, kde sa ohrieva.Fig. 6 illustrates how the optimum reaction temperature can be adjusted during transformation to the values required to process a particular wire W. To this end, in this exemplary embodiment, the superheat second zone TR-S is divided into four sections 13 each containing a set of individual heating elements. elements 14 inside the fluidization bed, temperature sensors 16, and a temperature control device 17 associated with the control panel 15. The heating elements 14 are maintained at basic power to maintain the superheat second zone TR-S at the desired temperature in combination with the heat supply from the hot fluidization. the gas supplied from the gas preparation station to superheat the bed in the second TR-S band. In addition, the heating elements 14 are controlled to increase or decrease their performance if the local bed temperature falls below the set superheat temperature or rises above the set value. The fluidizing gas heating and supply station is located outside the main housing of the apparatus and is substantially equipped with a combustion apparatus for preparing the flue gas mixture in the required amount, at the required temperature and pressure. This station comprises a combustion chamber 20 and a gas burner 21 connected to a supply of mainly gas fuel 23, for example natural gas, and a supply of compressed air 22 from the blower 7. Information on the inlet gas temperature at the inlet of the device is conveyed by the line 18 to the control panel 15. The gas for the cooling zone O, which is for example precooled gas from the furnace, passes through a heat exchanger 12 or a heating element where it is heated.

Obr. 7 znázorňuje graficky účinok prídavnej regulácie teploty v oblasti prehrievacieho druhého pásma TR-S pomocou kriviek informujúcich o priebehu transformácie v diagrame teplota-čas-transformácia. Ako je zrejmé z tohto diagramu, teplota transformácie materiálu drôtu alebo perlitická reakcia sa môžu vojsť do optimálneho pásma, vyznačeného šrafovanou plochou OTB, ako zobrazuje krivka A, okamžitou korekciou lokálnych teplôt prehrievacieho druhého pásma TR-S, zatiaľ čo bez individuálnych korekcií teplôt jednotlivých úsekov prehrievacieho druhého pásma TR-S by krivka B prebiehala do istej miery mimo optimálneho transformačného pásma, čo by malo za následok vznik hrubšej perlitickej štruktúry.Fig. 7 depicts graphically the effect of additional temperature control in the superheat region of the second TR-S band by means of curves indicating the transformation progress in the temperature-time-transformation diagram. As can be seen from this diagram, the wire transformation temperature or perlitic reaction can fit into the optimum band indicated by the shaded OTB, as shown by curve A, by instantly correcting the local superheat temperature of the second TR-S band, while without individual temperature corrections for each section. of the superheat second band TR-S, curve B would extend to some extent outside the optimum transformation band, resulting in a thicker pearlitic structure.

Obr. 8 zobrazuje podrobnejšie výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu s využitím konštrukčných princípov z obr.6. V tomto príklade sa drôt W austenitizovaný v austenizačnej peci 1 ťahá postupne ochladzovacím prvým pásmom Q a následným samostatným prehrievacím druhým pásmom TR-S zariadenia 2 s fluidizačným lôžkom. Prehrievacie druhé pásmo TR-S obsahuje skupinu úsekov 13 s ponorenými pomocnými vyhrievacími prvkami a príslušnými ovládacími ústrojenstvami, zobrazenými na obr. 6, ktoré však nie sú na obr. 8 zobrazené, aby sa neznížila prehľadnosť tohto príkladu. Spaľovací vzduch pre plynový horák 21 sa najmä predhrieva a je preto dopravovaný dúchadlom 7 cez rekuperátor 24, umiestnený vo výfuku 25 na konci prehrievacieho druhého pásma TR-S.Fig. 8 shows in more detail a preferred embodiment of the device according to the invention using the design principles of FIG. In this example, the austenitized wire W in the austenization furnace 1 is drawn successively by a cooling first zone Q and a subsequent superheating second zone TR-S of the fluidized bed apparatus 2. The overheating second zone TR-S comprises a plurality of sections 13 with submerged auxiliary heating elements and respective control devices shown in FIG. 6, which are not shown in FIG. 8 shown in order not to reduce the clarity of this example. In particular, the combustion air for the gas burner 21 is preheated and is therefore conveyed by the blower 7 via a recuperator 24 located in the exhaust 25 at the end of the superheat second zone TR-S.

Pripravený fluidizačný plyn je vedený potrubím zo spaľovacej komory 20 do modulov prehrievacieho druhého pásma TR-S, ktoré je tvorené kovovou konštrukciou profilu U, umiestnenou vo vnútornom priestore pece na vytvorenie fluidizačného lôžka, v ktorom sú integrované nádoba 4 na uloženie častíc tvoriacich fluidizačné lôžko, pretlaková komora 5 a prívodné potrubie 5' na prívod plynu. Častice uložené vo vrstve vnútri nádoby 4 tvorené modulovou sústavou 3 sú fluidizované. V tomto príklade je tiež zobrazené vytvorenie pretlakovej komory 5 s prívodným potrubím 5' na prívod plynu a rozdeľovacie ústrojenstvo rozvádzanie plynu po celej ploche dna nádoby 4, tvorenej rozdeľovacou doskou 6 umiestnenou medzi dnom nádoby 4 a susediacou pretlakovou komorou 5 a tvorenou najmä dierovanou doskou obsahujúcou veľký počet fluidizačných trysiek 6', umiestnených v malých odstupoch od seba, napríklad v rozThe prepared fluidizing gas is passed through a conduit from the combustion chamber 20 to the superheat modules of the second zone TR-S, consisting of a metal U-profile structure located in the interior of the fluidizing bed furnace, in which the vessel 4 is integrated. a plenum chamber 5 and a gas supply line 5 '. The particles deposited in the layer inside the container 4 formed by the modular assembly 3 are fluidized. Also shown in this example is an overpressure chamber 5 with a gas supply line 5 'and a manifold for distributing gas over the entire bottom surface of the vessel 4 formed by a manifold plate 6 disposed between the bottom of the vessel 4 and an adjacent overpressure chamber 5 and mainly formed by a perforated plate comprising a plurality of fluidizing nozzles 6 ', spaced apart, e.g.

SK 280378 Β6 sahu od 3 cm do 20 cm. Do týchto fluidizačných dýz 6' je privádzaný plyn z pretlakovej komory 5, ktorej prívodné potrubia 5' pre prívod plynu sú napojené na zásobovacie potrubie 9 vedúce od stanice na prípravu fluidizačného plynu na prehrievacie druhé pásmo TR-S, obsahujúce napríklad spaľovaciu komoru 20, pričom táto konštrukčná skupina je schopná dosiahnuť optimálnu fluidizačnú rýchlosť a udržiavať ju na požadovanej hodnote rýchlosti, pohybujúcej sa zvyčajne okolo 10 až 12 cm za sekundu, takže sú zaistené stabilné podmienky vnútri fluidizačného lôžka. Riadiacimi prvkami pre prehrievacie lôžko sú neznázomené riadiace jednotky riadiace činnosť plynových horákov 21 na dosiahnutie požadovaných hodnôt vstupnej teploty prehrievacieho plynu, ktorými sa má zaistiť primáme zohrievanie prehrievacieho lôžka a udržiavanie teploty lôžka na požadovanej hodnote, ako bolo vysvetlené pri objasňovaní príkladu z obr. 6. Tým sa majú regulovať lokálne teploty lôžka a zvýšiť základná dodávka horúceho fluidizačného plynu do prehrievacích úsekov, čo je zvlášť výhodné pri vytváraní fluidizačného lôžka.2806 range from 3 cm to 20 cm. These fluidizing nozzles 6 'are supplied with gas from the plenum 5, the gas supply lines 5' of which are connected to the supply lines 9 leading from the fluidizing gas preparation station to the superheat second zone TR-S, containing, for example, a combustion chamber 20, this assembly is able to achieve an optimum fluidization rate and maintain it at a desired velocity value, typically about 10 to 12 cm per second, so that stable conditions within the fluidization bed are ensured. The control elements for the superheater bed are not shown control units controlling the operation of the gas burners 21 to achieve the desired inlet temperature values of the superheater gas to ensure the primary heating of the superheater bed and keeping the bed temperature at the desired value as explained in the example. 6. The local bed temperatures should thus be controlled and the basic supply of hot fluidizing gas to the superheating sections should be increased, which is particularly advantageous in forming the fluidizing bed.

Ochladzovacie prvé pásmo Q obsahuje jeden modul s fluidizačným lôžkom, ktorý má rovnaké konštrukčné vyhotovenie ako moduly prehrievacieho druhého pásma TR-S, ale ktorý má menšiu dĺžku pohybujúcu sa medzi 50 cm a 250 cm. V princípe môže byť ochladzovacie prvé pásmo Q fluidizované rovnakým spôsobom ako prehrievacie druhé pásmo TR-S, to znamená pomocou plynu privádzaného zo samostatnej vonkajšej stanice so spaľovacím ústrojenstvom na vytváranie fluidizačného plynu. V tomto prípade je však ochladzovací plyn získavaný z výstupu austenizačnej pece 1 vykurovanej plynom. Zloženie výstupných plynov je upravené na dosiahnutie redukčného účinku a zamedzenie oxidačného pôsobenia na ochladzované drôty W v priebehu ochladzovania. Zmes výstupných plynov vstupujúca do ochladzovacieho modulu, má tak obsah kyslíka v objemovom množstve najviac 2 % a najmä najviac 0,1 %, aby sa spomalila alebo celkom vylúčila povrchová oxidácia drôtov W, pričom zmes obsahuje tiež malé množstvo oxidu uhoľnatého, ktoré sa pohybuje v objemovom množstve od 0,5 do 2 %, aby sa zaistili podmienok znemožňujúce oxidáciu. V tomto prípade je spotreba energie mierne zvýšená v dôsledku nestechiometrického spaľovania v ohrievacej peci.The cooling first zone Q comprises one fluidized bed module having the same design as the superheat second zone modules TR-S but having a shorter length ranging between 50 cm and 250 cm. In principle, the cooling first zone Q can be fluidized in the same manner as the superheat second zone TR-S, i.e. by means of a gas supplied from a separate external station with a combustion device for generating a fluidizing gas. In this case, however, the cooling gas is obtained from the outlet of the gas-fired austenization furnace 1. The exhaust gas composition is adapted to achieve a reducing effect and to prevent oxidative action on the cooled wires W during cooling. The exhaust gas mixture entering the cooling module thus has an oxygen content of not more than 2% and in particular not more than 0.1% in order to slow or eliminate surface oxidation of the wires W, the mixture also containing a small amount of carbon monoxide by volume of from 0.5 to 2% to ensure oxidation-inhibiting conditions. In this case, energy consumption is slightly increased due to non-stoichiometric combustion in the heating furnace.

Výfukové plyny z pece prechádzajú neznázomeným chladičom výstupného plynu alebo rekuperátorom, kde sa teplota plynu znižuje, a sú dopravované extrakčným dúchadlom 8' a sú potom vedené regulovateľným výmenníkom 12 tepla s elektrickými ohrievacími prvkami na zaistenie prívodu fluidizačného plynu do ochladzovacieho prvého pásma Q pri ľubovoľnej požadovanej vstupnej teplote. Primáme ovládanie je tvorené riadiacim ústrojenstvom 34, ovládajúcim činnosť napájacej jednotky 36 predhrievacieho výmenníka 12 tepla v závislosti od tepíoty ochladzovacieho prvého pásma Q a vstupnej teploty plynu, pričom hodnoty týchto teplôt sú prenášané do riadiaceho ústrojenstva 34 vedeniami 33,35.The exhaust gases from the furnace pass through an exhaust gas cooler or recuperator where the temperature of the gas decreases and are conveyed by the extraction blower 8 'and are then guided through a controllable heat exchanger 12 with electric heating elements to ensure the fluidizing gas is supplied to inlet temperature. The primary control is formed by a control device 34 controlling the operation of the feed unit 36 of the preheater heat exchanger 12 as a function of the temperature of the first cooling zone Q and the gas inlet temperature, these values being transmitted to the control device 34 by lines 33,35.

Zariadenie je ďalej vybavené ústrojenstvom na kontrolu lôžka a nastavenie a udržiavanie vopred nastavenej teploty vnútri ochladzovacieho prvého pásma Q pri konštantnom priebehu prevádzky, keď prívod tepla obsiahnutého v horúcich drôtoch W je vyšší ako schopnosť ochladzovacieho prvého pásma Q odvádzať toto privádzané množstvo tepla pri vypnutom predhrievačom ústrojenstve plynu. Tieto prídavné ochladzovacie prostriedky obsahujú pevné chladiace prvky, napríklad ponorené chladiace hady s chladiacou vodou, a tiež regulovateľné chladiace prvky na chladenie lôžka. Tieto regulovateľné chladiace prvky obsahujú pomocné dúchadlo 28, ovládajúce prívod premenlivého množstva chladiaceho vzduchu zo zdroja 29 vzduchovým potrubím 26 na povrch ochladzovacieho lôžka alebo do vnútorného priestoru lôžka. Riadený ventil 27 reguluje rýchlosť prívodu chladiaceho vzduchu a je taktiež riadiacim ústrojenstvom 34, s ktorým je spojený vedením 30. Riadiace ústrojenstvo 34 zisťuje aktuálnu teplotu lôžka pomocou teplotného snímača 33, porovnávajú s teplotou ochladzovacieho lôžka a súčasne reguluje polohu riadeného ventilu 27 v prívode chladiaceho vzduchu. V alternatívnom uskutočnení je možné použiť regulovateľné chladenie vodou, obsahujúce tepelné výmenníkové rúrky s tlakovou vodou alebo vodou na teplote varu, umiestnené vnútri vrstvy častíc, pričom tiež v tomto prípade je možné množstvo privádzanej vody regulovať pomocou riadeného regulačného ventilu.The apparatus is further provided with a bed monitoring device and adjusting and maintaining a predetermined temperature within the cooling zone 1 at constant operation when the heat input contained in the hot wires W is greater than the ability of the cooling zone 1 to dissipate this amount of heat when the preheater is switched off. gas. These additional cooling means comprise solid cooling elements, for example submerged cooling coils with cooling water, as well as adjustable cooling elements for cooling the bed. These controllable cooling elements comprise an auxiliary blower 28 controlling the supply of a variable amount of cooling air from the source 29 through the air duct 26 to the surface of the cooling bed or to the interior of the bed. The controlled valve 27 regulates the cooling air supply rate and is also the control device 34 to which it is connected via a line 30. The control 34 detects the actual bed temperature by means of a temperature sensor 33, compares it to the cooling bed temperature while controlling the position of the controlled valve 27 in the cooling air supply . In an alternative embodiment, controllable water cooling comprising heat exchanger tubes with pressurized water or boiling water located within the particle layer can be used, and in this case too, the amount of water supplied can be controlled by means of a controlled control valve.

Pri patentovaní drôtov z uhlíkových ocelí sa ochladzovacie prvé pásmo Q nastaví a udržiava na teplote v rozsahu od 250 °C do 650 °C, najmä od 350 °C do 550 °C pre ochladzovaciu dĺžku od 0,5 m do 2,5 m, pričom teplota prehrievacieho druhého pásma TR-S sa nastaví v rozsahu od 450 °C do 700 °C, najmä od 500 °C do 650 °C.In patenting carbon steel wires, the first cooling zone Q is set and maintained at a temperature in the range of from 250 ° C to 650 ° C, in particular from 350 ° C to 550 ° C for a cooling length of from 0.5 m to 2.5 m, wherein the temperature of the superheat second zone TR-S is set in the range from 450 ° C to 700 ° C, in particular from 500 ° C to 650 ° C.

Riadenie rôznych vykurovacích a chladiacich ústrojenstiev, uvádzaných v predchádzajúcej časti opisu, sa uskutočňuje najmä automaticky.In particular, the various heating and cooling devices referred to in the preceding section are controlled automatically.

Príklad 1Example 1

Oceľové drôty s priemerom 1,5 mm a hmotnostným obsahom uhlíka C 0,71 % boli spracované v rôznych zariadeniach s fluidizačným lôžkom a boli porovnané s drôtmi spracovávanými v kúpeli roztaveného olova. Austenitizačné teploty a rýchlosť posuvu drôtov boli vo všetkých prípadoch rovnaké, to znamená teplota 920 °C a rýchlosť posuvu 24 m/min.Steel wires with a diameter of 1.5 mm and a carbon content of 0.71% C were processed in various fluidized bed facilities and compared to wires processed in a molten lead bath. The austenitization temperatures and wire feed speed were the same in all cases, i.e. a temperature of 920 ° C and a feed rate of 24 m / min.

Pri týchto skúškach sa použili dva typy zariadenia s fluidizačnými lôžkami:Two types of fluidised bed devices were used in these tests:

FBI: konvenčné zariadenie s fluidizačným lôžkom tvoriacim jedno ponorovacie pásmo s nastavenou teplotouFBI: conventional fluidized bed device forming one temperature-controlled immersion zone

T_FB = 560°C. _Mp = 560 ° C.

FB2: zariadenie s fluidizačným lôžkom podľa vynálezu, rozdeleným na samostatné ochladzovacie prvé pásmo a prehrievacie druhé pásmo a obsahujúcom individuálne fluidizačné ústrojenstvo a kontrolné prvky pre obe pásma. Teploty lôžka a jeho rozmery boli nastavené nasledovne:FB2: a fluidized bed apparatus according to the invention, divided into a separate cooling first zone and an overheating second zone and comprising individual fluidizing means and control elements for both zones. The bed temperatures and dimensions were set as follows:

Tq = 500°C v ochladzovacom prvom pásme TpB = 560°C v prehrievacom druhom pásme dĺžka ochladzovacieho prvého pásma: 2,5m dĺžka prehrievacieho druhého pásma: 4,5m.Tq = 500 ° C in the cooling first zone TpB = 560 ° C in the superheating second zone length of the cooling first zone: 2.5m overheating second zone length: 4.5m.

Vlastnosti patentovaných drôtov boli nasledujúce:The properties of the patented wires were as follows:

SK 280378 Β6SK 280378-6

Tabuľka 1Table 1

Spôsob patento- vania Patento- vania Pevnosť v ťahu N/mm² Tensile strength N / mm ² Max. rozptyl hodnôt drôtu N/mm²*Max. dispersion of wire values N / mm ² * Mikroštruktúra microstructure v olovenom kúpeli in a lead bath 1240-1255 1240-1255 15 15 jemný perlit (100%) fine perlite (100%) FB 1 (známy stav) FB 1 (Known) 1140-1204 1140-1204 64 64 zmiešaná, do 20% hrubší perlit mixed, up to 20% thicker perlite FB2 (podľa vynálezu) FB2 (according to the invention) 1186-1222 1186-1222 36 36 jemný perlit + hrubšia lameláma oblasť fine perlite + thicker lamella area

(*) maximálny rozptyl hodnôt pevnosti v ťahu merané na rovnakom drôte a medzi rôznymi drôtmi podľa ich polohy v peci.(*) maximum variance of tensile strength values measured on the same wire and between different wires according to their position in the furnace.

Výsledky ukazujú priaznivý účinok fluidizačného lôžka FB2 podľa vynálezu na vlastnosti patentového drôtu v porovnaní s výsledkami patentovania v doteraz známych fluidizačných lôžkach FB1.The results show the beneficial effect of the fluidizing bed FB2 according to the invention on the properties of the patent wire compared to the patenting results in the prior art fluidizing beds FB1.

Príklad 2Example 2

Patentovacia linka s fluidizačným lôžkom pre 36 drôtov bola vybavená zariadením s dvojpásmovým fluidizačným lôžkom podľa vynálezu obsahujúcim ochladzovacie prvé pásmo s dĺžkou 1,5m a prehrievacie druhé pásmo s dĺžkou 5,5m, pričom obidve pásma mali oddelené nastavovanie teploty. Ochladzovacie prvé pásmo sa fluidizovalo rôznymi zmesami plynov.The 36-wire fluidized bed patent line was equipped with a dual-band fluidized bed apparatus of the invention comprising a 1.5 m cooling first zone and a 5.5 m superheating second zone, each having a separate temperature setting. The cooling first zone was fluidized with various gas mixtures.

Prevádzkové podmienky:Operating conditions:

- priemer drôtu l,3mm, obsah uhlíka 0,69 % hmotnostných,- wire diameter 1,3 mm, carbon content 0,69% by weight,

- teplota ochladzovacieho prvého pásma: 455 °C,- first zone cooling temperature: 455 ° C,

- teplota prehrievacieho druhého pásma: 530 °C,- superheat zone temperature: 530 ° C,

- austenitizačná teplota: 900 °C,- austenitization temperature: 900 ° C,

- rýchlosť ťahania drôtu 30 m/min.,- wire drawing speed 30 m / min,

- spôsob chladenia v ochladzovacom prvom pásme podľa zdroja plynu a zloženia plynu: -FB3: výstupný plyn z pece 0,15% CO, 2% O₂-FB4: spaliny z vonkajších horákov 4% CO₂, 5% O₂, 0% CO- method of cooling in the first cooling zone according to the gas source and gas composition: -FB3: furnace exhaust gas 0,15% CO, 2% O ₂ -FB4: flue gases from external burners 4% CO ₂ , 5% O ₂ , 0% WHAT

-FB5: horúci vzduch.-FB5: hot air.

Výsledky patentovania drôtov vo fluidizačnom lôžku boli porovnané s výsledkami dosiahnutými v kúpeli roztaveného olova, transformované izotermický pri 560°C. Vlastnosti drôtov sú uvedené v tabuľke 2:The results of patenting wires in a fluidized bed were compared with those obtained in a bath of molten lead, transformed isothermally at 560 ° C. The properties of the wires are given in Table 2:

Tabuľka 2Table 2

Pevnosť v ťahu N/m² Tensile strength N / m ² Zúženie % Funnel% Mikroštruktúra microstructure Oxidácia povrchu: hrúbka okují pm Surface oxidation: scale thickness pm FB-3 1207-1221 FB-3 1207-1221 56,5-53,5 56.5 to 53.5 jemný sorbit + stopy lamelámeho perlitu fine sorbitol + traces of lamellar perlite 0,6-0,9 0.6-0.9 FB-4 1205-1222 FB-4 1205-1222 52-57 52-57 jemný sorbit + stopy lamelámeho perlitu fine sorbitol + traces of lamellar perlite 1,2-1,5 1.2-1.5 FB-5 1191-1281 FB-5 1191-1281 41-54 41-54 jemný sorbit + hrubší perlit + ferit fine sorbitol + coarser perlite + ferrite 1,5 1.5 olovo 560°C 1224-1238 lead 560 ° C 1224-1238 48-55 48-55 jemný sorbit fine sorbitol 1,0-1,2 1.0-1.2

Z toho je zrejmé, že vlastnosti i mikroštruktúra patentovaných drôtov, získané spôsobom podľa vynálezu, sú veľmi blízke hodnotám drôtov patentovaných v olovenom kúpeli s výnimkou príkladu, pri ktorom bol na ochladzovanie použitý horúci vzduch. Je tiež jasne zrejmý priaznivý· vplyv neoxidačného chladiaceho plynu na oxidáciu povrchu drôtov.Thus, it is apparent that the properties and microstructure of the patented wires obtained by the process of the invention are very close to those of the lead wires, except for the example in which hot air was used for cooling. The beneficial effect of non-oxidizing cooling gas on wire surface oxidation is also clearly evident.

Príklad 3Example 3

V tomto príklade sa použila rovnaká patentovacia linka s fluidizačným lôžkom ako v príklade 2, ale s upravenou reguláciou teploty v prehrievacom druhom pásme, ktoré bolo rozdelené do piatich čiastkových úsekov so samostatnými ohrievacími prvkami pre prídavný ohrev a korekciou miestnych teplôt v jednotlivých miestach prehrievacieho druhého pásma.In this example, the same patented fluidized bed patenting line was used as in Example 2, but with modified temperature control in the superheat second zone, which was divided into five sub-sections with separate additional heater elements and local temperature correction at each superheat second zone location. .

Drôt: priemer 1,25 mm, obsah uhlíka v oceli 0,73 % hmotn.Wire: diameter 1.25 mm, carbon content in steel 0.73 wt.

Nastavená teplota: ochladzovacie prvé pásmo 550 °C, prehrievacie druhé pásmo 520 °CSet temperature: cooling zone 550 ° C, superheat zone 520 ° C

Činnosť zariadenia sa porovnávala pri niekoľkých alternatívnych prevádzkových podmienkach:The operation of the equipment was compared under several alternative operating conditions:

A: zapnutie vykurovacích prvkov v prehrievacích úsekoch Al:prívod plynu s teplotou 400 °C, nastavenou pomocou čiastkových vykurovacích článkov s celkovým výkonom 12kWA: switching on of the heating elements in the overheating sections Al: gas supply with a temperature of 400 ° C, set by means of partial heating elements with a total output of 12kW

A2: vstupná teplota plynu 355 °C, čiastkové vykurovacie články prepnuté na vyšší výkon 25 kW na umožnenie kompenzácie miestnej teploty a podporu základného ohrevu.A2: gas inlet temperature of 355 ° C, partial heaters switched to a higher output of 25 kW to enable local temperature compensation and support for basic heating.

B: prehrievacie druhé pásmo udržiavané na bežnom režime bez použitia pomocných vykurovacích článkov, fluidizačný plyn privádzaný pri teplote okolo 500 °C.B: superheat second zone maintained at normal mode without the use of auxiliary heating elements, fluidizing gas supplied at a temperature of about 500 ° C.

V prípade Al sa dosiahol účinný prevádzkový stav v čase kratšom ako 40 minút a v prípade A2 v čase kratšom ako 30 minút. V prípade B bol čas potrebný na dosiahnutie požadovaného teplotného profilu v transformačnom pásme dlhší ako jedna hodina.For A1, an efficient operating condition was achieved in less than 40 minutes and in A2, less than 30 minutes. In case of B, the time required to reach the desired temperature profile in the transformation zone was longer than one hour.

Okrem toho bolo rozdelenie a kolísanie teplôt v priebehu normálnej prevádzky porovnávané v rôznych úsekoch lôžka. Výsledky týchto meraní teplôt sú uvedené v tabuľke 3.In addition, the temperature distribution and fluctuations during normal operation were compared across different bed sections. The results of these temperature measurements are shown in Table 3.

SK 280378 Β6SK 280378-6

Tabuľka 3Table 3

Rozdelenie teplôt po dĺžke fluidizačného lôžkaTemperature distribution along the fluidized bed

Ochladzovacie pásmo Cooling zone Prehrievacie pásmo Overheating zone úsek 1 section 1 úsek 2 section 2 úsek 3 section 3 úsek 4 section 4 úsek 5* section 5 * Al 440- Al 440- 495- 495- 515- 515- 510- 510- 510- 510- 485- 485 -450 -450 -510 -510 -525 -525 -520 -520 -515 -515 -500 -500 A2 440-340 A2 440-340 515- -525 515- -525 520 520 520 520 520 520 514- -520 514- -520 B 440- B 440- 490- 490- 520- 520- 525- 525- 540- 540- 450- 450- -460 -460 -530 -530 -550 -550 -580 -580 -570 -570 -490 -490

*) pokles teploty v poslednom úseku 5 je ovplyvnený výstupným otvorom fluidizačného lôžka.*) the temperature drop in the last section 5 is influenced by the outlet of the fluidized bed.

Priaznivý účinok oddeleného riadenia jednotlivých úsekov prehrievacieho druhého pásma na vyrovnávanie teplôt fluidizačného lôžka je zrejmý z prípadov Al a A2. V prípade B pokračuje rast miestnych teplôt časticového lôžka snáď až nad optimálne teploty, pričom reálna teplota drôtu alebo transformačná teplota je ešte vyššia. Tieto nežiaduce odchýlky teplôt by sa mohli stať významnými napríklad pri zmene priemeru drôtov a pri prerušovanej prevádzke, keď sa vyskytuje zastavovanie pohybu drôtov a opätovné uvádzanie drôtov do pohybu napríklad pri poruchách činnosti linky, by mohli viesť k zníženiu kvality spracovávaného drôtu a k častejšiemu výskytu nepoužiteľných drôtov, ako je to zvyčajne pri patentovacom postupe v známom fluidizačnom lôžku. Z prípadu A2 je zrejmé, že starostlivá voľba výkonu pomocných ohrievacích prvkov, ktoré musia byť dostatočne veľké na pokrytie širokého rozsahu potrebných kompenzácií, a nižšia primárna teplota plynu, ako je zvyčajné poskytuje vynikajúcu flexibilitu a umožňuje udržiavať lokálne teploty na hodnotách veľmi blízkych predpísanej úrovni.The beneficial effect of the separate control of the individual sections of the superheat second zone on the temperature equalization of the fluidized bed is apparent from the cases A1 and A2. In case of B, the local temperature of the particle bed continues to rise above optimal temperatures, with the real wire temperature or transformation temperature being even higher. These undesirable temperature deviations could become significant, for example, when the wire diameter is changed and in intermittent operation, when wires stop and rewind, for example in line operation failures, could lead to reduced wire quality and more frequent unusable wires. , as is usually the case in the patented fluidization bed process. Case A2 shows that careful selection of auxiliary heater performance, which must be large enough to cover a wide range of necessary compensations, and a lower primary gas temperature than usual provides excellent flexibility and allows local temperatures to be kept very close to the prescribed level.

Vlastnosti drôtov získané pri podmienkach Al, A2, B sú v porovnaní s patentovaním v kúpeli roztaveného olova nasledujúce:The properties of the wires obtained under conditions A1, A2, B are as follows compared to patenting in a molten lead bath:

pevnosť v ťahu N/mm^ tensile strength N / mm ^ stredný rozptyl hodnôt pri drôtoch N/mm^ mean value variation for wires N / mm ^ Al 1217 Al 1217 12,7 12.7 A2 1234 A2 1234 10,2 10.2 B 1192 B 1192 19,5 19.5 olovo 560°C 1247 lead 560 ° C 1247 12,4 12.4

Na obr. 9a a 9b je graficky zobrazené porovnanie rozdelenia pevnosti v ťahu drôtov spracovaných pri podmienkach Al a A2 vo vzťahu k ich polohe v peci a drôtov spracovaných v olovenom kúpeli. Z týchto diagramov je zrejmé zlepšenie vlastností drôtov spracovávaných pri podmienkach Al.In FIG. Figures 9a and 9b show graphically a comparison of the tensile strength distribution of wires treated under conditions A1 and A2 in relation to their position in the furnace and wires treated in a lead bath. These diagrams show an improvement in the properties of wires processed under A1 conditions.

Obr. 10 zobrazuje graficky rozdiely medzi jednotlivými patentovacími režimami, ktoré môžu byť zvolené a uskutočňované pomocou dvojpásmového fluidizačného lôžka spôsobom podľa vynálezu, pri ktorom bolo prehrievacie druhé pásmo rozdelené do niekoľkých úsekov so samostatným ovládaním. V diagrame uvádzajúcom vzťah medzi vývojom teplôt v priebehu času a dosiahnutou transformáciou vyjadrujú krivky (1) a (2) patentovania vo fluidizačnom lôžku pri dvoch rôznych teplotných úrovniach, zatiaľ čo krivka (3) zobrazuje patentovanie so začiatkom transformácie na prvej teplote a postup transformácie a jej u končenie pri vyššej teplote vybranej v transformačnom úseku (TR_X) z troch kriviek (3a, 3b, 3c). Krivka (4) uvádza príklad krokového patentovania s podchladením austenitu pred rýchlym ohrevom na vhodnú teplotu na izotermickú transformáciu na perlit.Fig. 10 illustrates graphically the differences between the individual patenting regimes that can be selected and implemented by a dual-band fluidized bed method according to the invention in which the superheat second zone has been divided into several sections with separate control. In the diagram showing the relationship between temperature evolution over time and the transformation achieved, the curves (1) and (2) show patenting in the fluidized bed at two different temperature levels, while curve (3) shows patenting with the start of transformation at the first temperature and it is terminated at a higher temperature selected in the transform section (TR _X ) from the three curves (3a, 3b, 3c). Curve (4) gives an example of step-by-step patenting with austenite supercooling prior to rapid heating to a suitable temperature for isothermal transformation to perlite.

Zvláštne prispôsobenie sa týka plynulého martenzitického kalenia oceľových drôtov pomocou dvojpásmového fluidizačného lôžka, ktoré je na tento účel vybavené prispôsobeným ochladzovacím prvým pásmom na hlboké chladenie, umožňujúcim ochladzovanie pod začiatočnú teplotu Ms martenzitickej premeny bez pretnutia perlitického výbežku transformačnej krivky, pričom ochladzovacie prvé pásmo je dostatočne dlhé, prípadne je v prípade potreby doplnené prídavným modulom s chladným lôžkom, aby sa zabezpečila úplná transformácia austenitu na martenzit pred vstupom do prehrievacieho druhého pásma, kde má byť martenzit temperovaný pri vopred určenej udržiavacej teplote.A particular adaptation relates to the continuous martensitic quenching of steel wires by means of a dual-band fluidized bed equipped for this purpose with an adapted cooling first zone for deep cooling, allowing cooling below the initial martensitic transition temperature Ms without intersecting the pearlitic extension of the transformation curve. or optionally supplemented with an additional cold bed module to ensure complete transformation of austenite to martensite before entering the superheat second zone where the martensite is to be tempered at a predetermined holding temperature.

Na patentovanie oceľových drôtov, najmä drôtov s malými priemermi, je možné použiť zariadenie s najmenej jedným spoločným časticovým ponáracím lôžkom, ktoré je fluidizované zmesou plynov privádzaných z výstupu pece alebo od horákov pri ľubovoľne zvolenej nízkej základnej teplote. Dĺžka modulu je potom rozdelená na niekoľko samostatných riadiacich úsekov, v ktorých je prvý úsek používaný na rýchle ochladzovanie, vybavený jednak pevnými chladiacimi prvkami a jednak tiež regulovateľnými chladiacimi prvkami na odoberanie prebytočného tepla pri ochladzovaní. Druhý úsek a ďalšie čiastkové úseky modulu, tvoriace vlastné transformačné pásmo, sú potom vybavené regulovateľnými vnútornými ohrievacími prvkami s dostatočným výkonom na vytvorenie a udržiavanie vopred určenej transformačnej teploty. V takom prípade je skriňa fluidizačného lôžka integrovaná do jedinej modulovej konštrukcie, zatiaľ čo ústrojenstvo na riadenie prívodu a odberu tepla a kompenzáciu teplôt tvoria dva od seba nezávislé systémy jednak na prudké ochladzovanie a potom na transformáciu alebo popúšťacie prehrievanie.For patenting steel wires, especially small diameter wires, it is possible to use a device with at least one common particulate immersion bed which is fluidized with a mixture of gases supplied from the furnace outlet or from the burners at an arbitrarily selected low base temperature. The length of the module is then divided into several separate control sections, in which the first section is used for rapid cooling, equipped with fixed cooling elements as well as adjustable cooling elements for removing excess heat during cooling. The second section and other sub-sections of the module forming the actual transformation zone are then provided with controllable internal heating elements with sufficient power to generate and maintain a predetermined transformation temperature. In such a case, the fluidized bed housing is integrated into a single modular structure, while the heat supply and demand control and temperature compensation devices are two separate systems, both for rapid cooling and then for transformation or tempering superheat.

Na riešenie podľa vynálezu nie je dôležité, či zariadenie je tvorené skupinou samostatných íluidizačných lôžok alebo jediným fluidizačným lôžkom, rozdeleným na samostatné pásma. Gradientné patentovanie by mohlo byť uskutočňované pomocou skupiny susediacich samostatných fluidizačných lôžok. Ďalšie modifikácie spôsobu a zariadenia v rámci vynálezu sú odborníkom dostatočne zrejmé z predchádzajúcich príkladných uskutočnení.It is irrelevant for the solution according to the invention whether the device consists of a group of separate fluidization beds or a single fluidization bed divided into separate zones. Gradient patenting could be accomplished using a plurality of adjacent single fluidizing beds. Other modifications of the method and apparatus of the invention will be readily apparent to those skilled in the art from the foregoing exemplary embodiments.

Claims

PATENT CLAIMS

A method for heat treatment of steel wires by a patenting process, wherein austenitized steel wires are cooled in a first fluidization bed zone (Q) and transferred to a second fluidization bed zone (TR-S) in which the wire material is transformed, the first zone (Q). Q) the fluidizing bed is fluidized with the fluidizing gas and the second fluidizing bed zone (TR-S) is fluidized with the additional fluidizing gas and the temperatures of the two fluidizing bed zones (Q, TR-S) are controlled independently of each other by independently regulated gas sources; wherein the temperature of the second fluidization bed zone (TR-S) is regulated in its individual sections (13) by separate and independent heating elements (14), corresponding to each section (13) of the length of the second fluidization bed zone (TR-S).

Method according to claim 1, characterized in that the temperatures of the individual sections (13) are controlled at

Creating a temperature gradient along the second band (TR-S) of the fluidized bed.

Method according to claim 2, characterized in that the temperature gradient formed induces the start of the transformation at the first temperature and its continuation at the next higher temperature.

The method of claim 3, wherein the transformation at the second temperature begins after reaching 10 to 20% of the value of the first temperature.

Method according to claims 1 to 3, characterized in that, after rapid cooling of the austenitized wire, the wire is rapidly heated to the temperature required for transformation.

Method according to claims 1 to 5, characterized in that the temperature of the first fluidized bed zone (Q) is controlled at least in part by an auxiliary cooling device.

Method according to claim 6, characterized in that the first fluidizing bed zone (Q) is continuously cooled by the first cooling device and additionally cooled with a variable cooling intensity by the auxiliary coolant.

Method according to claims 1 to 7, characterized in that the first fluidization bed zone (Q) is fluidized with non-oxidizing off-gases from the austenization furnace (1).

Method according to claim 8, characterized in that the exhaust gases from the austenization furnace (1) are cooled and / or heated by auxiliary devices before entering the first fluidized bed zone (Q).

Method according to claim 8 or 9, characterized in that the oxygen content of the exhaust gases is not more than 2% by volume.

11. The process of claim 10, wherein the off-gases contain a residual carbon monoxide to further maintain non-oxidizing conditions.

12. The process of claim 11, wherein the carbon monoxide content of the off-gases is maintained in a volume amount of 0.5 to 2%.

Method according to claims 1 to 12, characterized in that the lamellar pearlitic microstructure is achieved by controlling the temperature.

Method according to claim 13, characterized in that the obtained microstructure is a microstructure formed of fine perlite or sorbitol.

Apparatus for carrying out the method according to claims 1 to 14, comprising a first fluidized bed zone (Q) for cooling the wires, a second fluidized bed zone (TR-S) and means for independently fluidizing the first zone (Q) and the second zone (TR) -S) and for independent control of their temperatures, characterized in that the second fluidization bed zone (TR-S) is divided into separate sections (13) equipped with separately operated heating elements (14).

Apparatus according to claim 15, characterized in that the first fluidized bed zone (Q) is provided with a stably adjusted cooling device and an auxiliary cooling device comprising in particular a blower (28).

Apparatus according to claims 15 or 16, characterized in that the first fluidized bed zone (Q) is provided with a connection channel from the austenization furnace (1) for supplying their exhaust gases.

Apparatus according to claim 17, characterized in that a recuperator (11) and an auxiliary gas heater are arranged in the outlet channel for the outlet gas supply before entering the first fluidized bed zone (Q).

Apparatus according to claim 17 or 18, characterized in that passage channels are provided in the first zone (Q) and the second zone (TR-S) of the fluidization bed for successively introducing gases into the first zone (Q) and the second zone (Q). TR-S) of a fluidized bed equipped with heat exchangers (10, 10 ') for controlling the temperatures of the passing gases.