Verfahren zum Ziehen von Draht

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen von Draht, wobei dieser gegebenenfalls mehrfach
- einen Schmiermittelbehälter (2) gefüllt mit Schmiermittel (3)
- ein im Schmiermittelbehälter angeordnetes Schmier­mittelrohr (4)
- eine ausgangsseitig des Schmiermittelbehälters angeordnete Ziehmatrize (5) und
- eine im Anschluß an die Ziehmatrize angeordnete Ziehtrommel (6),
durchläuft. Durch die verfahrensbedingten Reibungsprozesse wird Wärme erzeugt, die leistungsbegrenzend wirkt. Deshalb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das im Schmiermittelbehälter angeordnete Schmiermittelrohr mit einem zu diesen hin- und wieder abgeführten Kühlmittel wenigstens auf Temperaturen um etwa 0 °C, vorzugsweise unter - 30 °C, gekühlt wird, wobei als Kühlmittel insbesondere auch tiefkalte Medien, wie Flüssigstickstoff, angewendet werden können.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen von Draht, wobei der Draht gegebenenfalls mehrfach folgende Stationen durchläuft, nämlich
- einen Schmiermittelbehälter, gefüllt mit Schmiermittel
- ein im Schmiermittelbehälter angeordnetes Schmier­mittelrohr
- eine ausgangsseitig des Schmiermittelbehälters angeordnete Ziehmatrize und
- eine im Anschluß an die Ziehmatrize angeordnete Zieh­trommel.

[0002] Ein weitverbreitetes, bekanntes Verfahren zum Drahtziehen entspricht dem im einleitenden Satz beschriebenen Verfahren, das auch dem Oberbegriff der vorliegenden Erfindung entspricht. Bei diesem Verfahren durchläuft der zu ziehende Draht den besagten Schmiermittelbehälter, in dem sich ein Schmiermittel, z.B. Seifenpulver oder Seifen­flocken, befindet (siehe hierzu auch die Figur). Dieses Schmiermittel, das vom Draht durchlaufen wird, hat die Aufgabe, die Oberfläche des zu ziehenden Drahtes teilweise zu belegen und eine Schmierung des Ziehvorgangs vor allem an der Ziehmatrize ausgangsseitig des Schmiermittelbehäl­ters zu bewirken. Einen günstigeren Ablauf und eine günstigere Belegung des Drahtes mit Schmiermittel erhält man, wenn sich im Schmiermittelbehälter ein Schmiermittel­rohr befindet, das in der Regel im Schmiermittel kurz vor der ausgangsseitigen Ziehmatrize angeordnet ist. Durch dieses Schmiermittelrohr ergibt sich quasi eine dosierte Schmiermittelbelegung des Drahtes und es wird ein Zusammenballen des Schmiermittels vor der Ziehmatrize verringert.

[0003] Eine wesentliche Problematik bei derartigen Drahtzieh­verfahren besteht darin, daß aufgrund der verfahrens­bedingt vorhandenen Reibung und Drahtumformung Wärme erzeugt wird (Reibungswärme zu Verformungswärme stehen etwa im Verhältnis 2 : 1), die eine Erwarmung aller Verfahrenskomponenten, wie Draht, Schmiermittel, Ziehmatrize, Ziehtrommel, nach sich zieht, wodurch eine Leistungsbegrenzung des Drahtziehverfahrens im Hinblick auf Drahtqualität und Ziehgeschwindigkeit entsteht. Bei den heute betriebenen Verfahren betragen die auftretenden Drahttemperaturen etwa 90 bis 120 °C, wobei die Wirkung des Schmiermittels, die temperaturabhängig ist, noch ausreichend ist und die auftretenden Drahtoxidationen sich in vertretbaren Grenzen halten.

[0004] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Draht­ziehverfahren wie eingangs beschrieben zu verbessern, wobei insbesondere eine Leistungserhöhung und eine Qualitätssteigerung und insgesamt eine größere Flexibi­lität in der Verfahrensdurchführung erreicht werden sollen.

[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß das im Schmiermittelbehälter befindliche Schmiermittelrohr mit einem zu diesem hin- und wieder abgeführten Kühlmittel wenigstens auf Temperaturen um 0 °C, vozugsweise auf Temperturen unter -30 °C, gekühlt wird.

[0006] Mit dieser Kühlmaßnahme wird in günstiger Weise eine Abkühlung des gesamten Ziehvorganges erreicht. Das abgekühlte Schmiermittelrohr bewirkt eine indirekte Kühlung des ihn durchlaufenden, mit Schmiermittel belegten Drahtes, infolgedessen auch eine Kühlung der Ziehmatrize sowie eine Kühlung des Schmiermittels insgesamt (etwa um 3 bis 15 °). Diese Kühlwirkungen liefern Vorteile für den gesamten Verfahrensablauf, wie verbesserte Schmiermittelwirkung, längere Standzeit der Ziehmatrize, weniger Schmiermittel­verbrauch, bessere Drahtqualität aufgrund geringerer Drahttemperatur (60-80 °C). Letzteres bewirkt insbesondere eine Erniedrigung der auf der Drahtoberfläche statt­findenden Oxidationen sowie eine geringere Verfestigungen des Drahtes durch die Abkühlung nach dem Verlassen der Ziehmatrize aufgrund des geringeren Temperaturunterschiedes zur Umgebung. Als Konsequenz aus diesen Effekten kann andererseits eine Leistungssteigerung beim Drahtziehen erzielt werden, da die Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes wieder etwa soweit erhöht werden kann, daß eine Drahttemperatur wie beim bekannten Drahtziehen ohne Kühlung entsteht. Gleichermaßen besteht die Möglichkeit, eine Leistungssteigerung dadurch zu bewirken, größere Umformungen in einer Umformstufe einzustellen. Bei bekannten Verfahrensausgestaltungen werden Quer­schnittsverringerungen um etwa 20 % pro Ziehstufe eingestellt, die erfindungsgemäß dann um einige Prozentwerte überschritten werden können.

[0007] Die Abkühlung des Schmiermittelrohrs kann dabei mit verschiedensten Kühlmitteln erreicht werden, beispielsweise mit gekühltem, etwa auf 0 °C befindlichem Wasser oder mit bekannten Kältemitteln aus der Kühltechnik. Dabei sind Kühltemperaturen, d.h. Temperaturen des Schmiermittel rohres, um 0 °C, mit Vorteil noch niedrigere Temperaturen (< -30°C), einzustellen, um die erfindungsgemäß gewünschten Effekte zu erzielen.

[0008] Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von in tiefkaltem Zustand befindlichen Medien, also Kryomedien, wobei diese in flüssigem oder gasförmigem, tiefkaltem Zustand zur Anwendung kommen können. Beispiele sind vor allem Stickstoff, Argon, Sauerstoff, Luft, Kohlendioxid, die als Flüssiggase erhältlich sind. Mit diesen Medien wird ein besonders starker Abkühlungseffekt erreicht, wobei dies mit einer geeigneten Steuerung der Abkühlung beispielsweise mit Temperaturmessung am Schmiermittelrohr und entspechend geregelter Kühlmittelzufuhr zu einer besonders hohen Flexibilität in der gesamten Verfahrensausgestaltung führt. Verfahrensparameter wie Kühlmittelmenge, Draht­geschwindigkeit und Verformung können auf verschiedene Weisen zueinander eingestellt und auf unterschiedliche Zielsetzungen hin optimiert werden.

[0009] Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß man die Kühlung des Schmiermittelrohres mit einem inerten, zumindest nach der Kälteabgabe an das Schmiermittelrohr gasförmigen Kühlmittel, insbesondere mit inerten Kryomedien wie Flüssigstickstoff, Argon und Kohlendioxid, durchführt und das Kühlmittel nach dem Durchlaufen der Kühlstrecke(n) am Schmiermittelrohr in den Schmiermittelbehälter entläßt.

[0010] Durch diese Vorgehensweise erreicht man durch das Kühlmittel neben der Kühlwirkung eine Inertisierung und Sauerstoffverdrängung im Schmiermittelbehälter. Infolgedessen werden die bei jedem Ziehvorgang insbesondere an der Ziehmatrize ablaufenden Oxidationen auf der Draht­oberfläche vermindert. Ebenso wird im Schmiermittelbehälter eventuell vorhandene Feuchtigkeit dadurch ausgetrieben und so beispielsweise daher rührende korrodierende Wirkungen verhindert.

[0011] Eine weitere, günstige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß gleichzeitig zur Kühlung des Schmiermittelrohres eine Kühlung der Ziehmatrize mit dem zugeführten Kühlmittel durchgeführt wird, indem ein Teilstrom dieses Kühlmittels vom Schmiermittelrohr aus zur Besprühung der Ziehmatrize verwendet wird.

[0012] Diese Maßnahme schaffte eine weitere, zusätzliche Abkühlung des gesamten Drahtziehvorgangs in nächster Nähe der Stelle, an der die wesentlichen Wärmemengen beim Drahtziehen entstehen.

[0013] Mit Vorteil wird weiterhin das Schmiermittelrohr beispielweise mit Isoliermaterialien so ausgebildet, daß die Kälte im wesentlichen zum Rohrinneren hin abgegeben wird, wogegen zum Rohräußeren keine wesentliche Kälteabgabe erzeugt wird.

[0014] Im folgenden soll anhand der Figuren 1 und 2 das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft näher erläutert werden.

[0015] Die Figuren zeigen im Schnitt Einrichtungen zum Drahtziehen mit dem Ziehdraht 1, einem mit Schmiermittel 3 gefüllten Schmiermittelbehälter 2, einem Schmiermittelrohr 4 mit nachfolgend angeordneter Ziehmatrize 5 und Ziehtrommel 6. Erfindungsgemäß ist das Schmiermittelrohr 4 mit einer Kühlmittelversorgung mit Hin- und Rückleitungen 7, 8 für das Kühlmittel ausgestattet. Das Schmiermittelrohr 4 kann beispielsweise mittels einer Kühlschlange oder mittels eines im Schmiermittelrohr 4 vorgesehenen Hohlraums oder Röhrensystems mit dem Kühlmittel gekühlt werden.

[0016] Zur Durchführung des erf indungsgemäßen Verfahrens wird dem Schmiermittelrohr 4 über die Zuleitung 7 beispielsweise ständig Flüssigstickstoff zugeführt und über die Rückleitung 8 wieder abgeführt oder gemäß Figur2 in den Schmiermittelbehälter entlassen. Dadurch wird das Schmiermittelrohr 4 etwa auf die Temperatur des Flüssigstickstoffs (-196 °C) gekühlt, was etwa der niedrigsten erreichbaren Temperatur gemäß der Erfindung entspricht. Der Draht 1, der das Schmiermittelrohr 4 durchläuft und der ohne Kühlung etwa eine Temperatur von 120 °C nach Durchlaufen der Ziehstufe annehmen würde, wird auf diese Weise etwa auf Temperaturen zwischen 60 und 80 °C abgekühlt: Dies gilt etwa für einen Ziehvorgang mit folgenden Grunddaten:

[0017] Durch diesen besonders intensiv gekühlten Ziehvorgang ergeben sich die bereits oben genannten Vorteile in besonders ausgeprägter Form und insbesondere eine stark herabgesetzte Schmiermitteltemperatur mit verbesserter Schmiermittelwirkung.

[0018] Das in Figur 2 aus der Rückleitung 8 austretende inerte, trockene Stickstoffgas führt zur Inertisierung und Trocknung bzw. Trockenhaltung der im Schmiermittel­behälter 2 befindlichen Ziehseife 3. Da die Ziehseifen sehr hygroskopisch sind, nehmen sie sehr leicht aus der umgebenden Luftatmosphäre Feuchtigkeit auf, wodurch die Schmierfähigkeit ebenfalls stark vermindert würde. Die Einleitung des inerten Gases führt dem entgegen zum Austragen eventuell vorhandener Feuchtigkeit und verhindert einen erneuten Feuchtigkeitszutritt.

[0019] Weiters ist in Figur 2 eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung eines Schmiermittelbehäters dargestellt, bei der im Schmiermittelraum 3 eine Trennwand 11 am aus­gangsseitigen Ende des Behälters angeordnet ist. Diese Trennwand 11 ist mit einer Bohrung versehen, durch die das Schmiermittelrohr hindurchragt und bis fast zur Ziehmatrize 5 reicht. Das mit dem Draht transportierte und somit beanspruchte Schmiermittel staut sich beim Betrieb an der Stirnseite der Matrize 5 auf, sammelt sich schließlich in der Kammer 13. Dadurch vermischt sich bereits benutztes Schmiermittel nicht mehr mit unverbrauchtem Schmiermittel.

[0020] Darüber hinaus ist die Stirnseite 9 des Schmiermittel­rohres 4 mit Bohrungen versehen, aus denen ein Teil des Kühlmittels, das über die Leitung 7 zugeführt wird, austritt, wodurch die Matrize 5 ebenfalls mit dem erfindugsgemäß angewendeten Kühlmittel gekühlt und die Wärmeabfuhr aus dieser gesteigert wird. Der andere Teil des Kühlmittels tritt aus der Leitung 8 in den Kopfraum des Teils des Schmiermittelbehälters ein, in dem sich das unverbrauchte, vorrätige Schmiermittel befindet und führt dort zur Inertisierung und Trocknung des Schmiermittels. Der Gasableitung erfolgt über ein Ableitung 10 im Kopfbereich der Schmiermittelbox.

Ansprüche

1. Verfahren zum Ziehen von Draht, wobei der Draht gegebenenfalls mehrfach folgende Stationen durchläuft, nämlich
- einen Schmiermittelbehälter gefüllt mit Schmiermittel
- ein im Schmiermittelbehälter angeordnetes Schmier­mittelrohr
- eine ausgangsseitig des Schmiermittelbehälters angeordnete Ziehmatrize und
- eine im Anschluß an die Ziehmatrize angeordnete Ziehtrommel,
dadurch gekennzeichnet, daß das im Schmiermittel­behälter angeordnete Schmiermittelrohr mit einem zu diesen hin- und wieder abgeführten Kühlmittel wenigstens auf Temperaturen um etwa 0 °C, vorzugsweise unter - 30 °C, gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kryomedium, z.B. tiefkalter Stickstoff, in flüssiger oder gasförmiger Form als Kühlmittel angewendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Kühlung des Schmiermittelrohres gesteuert im Sinne eines Regelkreises ausgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des Schmiermittelrohrs mit einem inerten Kühlmittel durchgeführt wird und das Kühlmittel nach Durchlaufen des Schmiermittelrohres in den Schmiermittelbehälter entlassen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig zur Kühlung des Schmiermittelrohres mit dem Kühlmittel eine Kühlung der Ziehmatrize mit dem durchgeführt wird, indem ein Teilstrom des zugeführten Kühlmittels vom Schmiermittelrohr aus zur Besprühung der Ziehmatrize verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittelrohr so ausgebildet wird, daß die Kälte im wesentlichen zum Rohrinneren hin abgegeben wird, wogegen zum Rohräußeren keine wesentliche Kälteabgabe erzeugt wird.

Zeichnung