<Desc/Clms Page number 1>
Meerdraadsbehandelinqsinstallatie.
De uitvinding heeft betrekking op een installatie en een werkwijze voor de behandeling van meerdere metaaldraden. De installatie omvat een frequentiegenerator, een of meerdere inductiespoelen die door de frequentiegenerator gevoed worden en middelen om de metaaldraden door de inductiespoelen te leiden zodanig dat warmteënergi e afgegeven wordt aan de metaaldraden.
Een dergelijke installatie kan gebruikt worden om de metaaldraden aan een thermische behandeling zoals een gloeibewerking te onderwerpen en kan ook gebruikt worden om een thermodiffusiebewerking door te voeren.
Een dergelijke thermodiffusiebewerking is voldoende gekend in de stand van de techniek en kan bij voorbeeld aangewend worden om een messingdeklaag aan te brengen op staaldraad bestemd voor de versterking van rubberprodukten : De staaldraad wordt eerst bedekt met een hoeveelheid koper, en, vervolgens, daar bovenop met een hoeveelheid zink. Door het feit dat de draden dan opgewarmd worden tot 400 à 700 C, diffunderen de koperatomen in de zinkmatrix en de zinkatomen in de kopermatrix om zo een messingdeklaag te vormen.
Om op ieder punt van de deklaag een gelijke koper/zink-verhouding te bekomen, moeten de metaaldraden zodanig lang opgewarmd worden of moeten ze op zo een hoge temperatuur gebracht worden dat er een onaanvaardbaar verlies aan treksterkte optreedt, zodanig dat de vereiste treksterktes op het eindprodukt niet meer kunnen gehaald worden. wir men het verlies aan treksterkte binnen de perken houden, dan moet er minder lang of op een lagere temperatuur opgewarmd worden, wat impliceert dat de deklaag een inhomogeniteit vertoont.
Bovenaan zal de hoeveelheid zink groter zijn dan onderaan, onderaan de deklaag zal de hoeveelheid koper groter zijn dan bovenaan. Men spreekt van een gradiënt in de deklaag. Deze
<Desc/Clms Page number 2>
gradiënt moet echter strikt binnen bepaalde grenzen gehouden worden. Is er immers op een bepaalde plaats in de deklaag te veel zink aanwezig in verhouding tot de koper dan wordt er op die plaats BETA-messing gevormd, dat, zoals wel bekend, vrij bros is en niet geschikt is om aan verdere koudvervormingsstappen onderworpen te worden.
De grenzen waarbinnen de gradient moet gehouden worden, hangen af van het soort deklaag die men wenst. Gaat het om een deklaag met relatief veel koper (67. 5 % Cu, 32. 5 % Zn) dan mag de gradiënt relatief grote waarden aannemen. Gaat het echter om een deklaag met relatief weinig koper (63. 5 % Cu, 36. 5 % Zn), dan is BETA-messing niet te vermijden en moet de gradiënt binnen enge grenzen gehouden worden.
Uit het bovenstaande volgt dat de tijdsperiode waarbinnen de staaldraden door de inductiespoelen opgewarmd worden en de temperatuur waarop de staaldraden opgewarmd worden zeer constant binnen nauwe grenzen moet gehouden worden. Met andere woorden, de energie die aan iedere staaldraad afzonderlijk afgegeven wordt, ligt nagenoeg vast. Staaldraden met een verschillende diameter, of staaldraden met een verschillende deklaag kunnen bijgevolg niet tegelijkertijd op dezelfde installatie worden behandeld zonder aanleiding te geven tot een aanzienlijk kwaliteitsverlies. Dit geeft aanleiding tot een produktiviteitsverlies wegens het gebrek aan flexibiliteit.
De uitvinding stelt zieh tot doel de nadelen van de stand van de techniek te vermijden en te voorzien in een flexibele meerdraadsinstallatie.
Overeenkomstig een eerste aspect voorziet de uitvinding in een installatie zoals gemeld in de inleiding, waarbij de installatie verder middelen omvat om het niveau van de netto warmteënergie die afgegeven wordt aan een metaaldraad van een deelgroep te veranderen in vergelijking met het niveau van de
<Desc/Clms Page number 3>
netto warmteënergie die afgegeven wordt aan een draad die niet tot de deelgroep behoort.
De term netto warmteënergie verwijst naar de effectieve warmteënergie die iedere metaaldraad werkelijk ontvangt.
Het voordeel van een dergelijke installatie is dat er tegelijkertijd draden met een verschillende diameter kunnen behandeld worden zonder dat daarom aan kwaliteit hoeft ingeboet te worden. In geval van een thermodiffusieinstallatie kunnen op die manier niet alleen tegelijkertijd draden met een verschillende diameter behandeld worden, maar ook draden met een verschillende deklaag. Hierbij wordt onder een verschillende deklaag niet alleen deklagen begrepen met verschillende legeringselementen (Cu, Zn, Co, Ni...) maar ook deklagen met een verschillende samenstelling (bij voorbeeld hoog-koper messing 67. 5% Cu en laag-koper messing 63. 5% Cu).
Eén van de middelen om een verschillend niveau van netto warmteënergie te bekomen, is bij voorbeeld een inrichting die maakt dat de metaaldraden van de deelgroep sneller of trager doorheen de installatie lopen dan de metaaldraden die niet tot de deelgroep behoren. De uitvinders hebben echter ondervonden dat snelheidsvariaties tussen verscheidene deelgroepen niet of moeilijk te realizeren zijn op bestaande installaties omwille van mechanische problemen zoals slip, wrijving en slijtage op de rollen.
Een tweede middel om een verschillend niveau van netto warmteënergi e te bekomen, is een inrichting die de metaaldraden van de deelgroep doorheen een warmwaterbad leidt vooraleer deze door de inductiespoelen geleid worden. De draden die niet tot de deelgroep behoren worden niet door het warmwaterbad geleid of worden door een warmwaterbad met een verschillende temperatuur geleid.
<Desc/Clms Page number 4>
Een derde middel om een verschillend niveau van netto warmte- ënergie te bekomen, is een gas zoals lucht of stikstof, blazen in de inductiespoelkanalen van de metaaldraden die tot de deelgroep behoren. Lucht kan zowel perslucht zijn of omgevingslucht, die dan door een ventilator geleverd wordt.
Een vierde middel om een verschillend niveau van netto warmteënergie te bekomen, is een inrichting die maakt dat de metaaldraden van de deelgroep niet door alle inductiespoelen geleid worden.
Een vijfde middel om een verschillend niveau van netto warmteënergie te bekomen, is een tweede frequentiegenerator en een of meerdere supplementaire inductiespoelen voorzien om de metaaldraden van de deelgroep afzonderlijk op te warmen.
Vanzelfsprekend kunnen de hierboven vermelde middelen met elkaar gecombineerd worden. Het vierde middel-overslaan van een of meerdere inductiespoelen - is een ruwe bijregelingplus of min minstens een inductiespoel - en kan gecombineerd worden met een fijnere bijregeling zoals die van het derde middel waarbij het debiet van het gas kan geregeld worden om het gewenste niveau nauwkeurig te bereiken.
Overeenkomstig een tweede aspect voorziet de uitvinding in een werkwijze voor de behandeling van meerdere metaaldraden waarbij de metaaldraden door een of meerdere inductiespoelen geleid worden, en waarbij het niveau van de netto warmteënergie die afgegeven wordt aan een metaaldraad van een deelgroep verschillend is van het niveau van de warmteënergie die afgegeven wordt aan een metaaldraad die niet tot de deelgroep behoort.
De middelen om hierbij het verschil in niveau van netto warmteenergie te bekomen zijn reeds vermeld met betrekking tot het eerste aspect van de uitvinding.
<Desc/Clms Page number 5>
De uitvinding zal nu nader toegelicht worden aan de hand van de figuren waarin : - FIGUUR 1 een schematische voorstelling geeft van een installatie met een warmwaterbad voor een deelgroep van de metaaldraden ; - FIGUUR 2 (a) een doorsnede voorstelt van een inductiespoel ; - FIGUUR 2 (b) een voorstelling geeft van een kanaal van een inductiespoel waarin gas geblazen wordt ; - FIGUUR 3 een schematische voorstelling geeft van een installatie waarbij een deelgroep metaaldraden een inductiespoel overslaan ; - FIGUUR 4 een schematische voorstelling geeft van een installatie waarbij een deelgroep metaaldraden door een supplementaire inductiespoel worden geleid.
Verwijzend naar FIGUUR 1, stelt 1 een installatie voor voor de behandeling van meerdere metaaldraden. Een frequentiegenerator 2 voedt vier inductiespoelen 4 die in serie opgesteld staan (elektrisch kunnen de inductiespoelen in serie of in parallel geschakeld worden). Een warmwaterbad 6 bevindt zich voor de inductiespoelen 4. Een deelgroep 8 van metaaldraden wordt zowel door het warmwaterbad 6 als door de inductiespoelen 4 geleid. De resterende metaaldraden 10 worden enkel door de inductiespoelen 4 geleid. Door middel van het warmwaterbad 6 verkrijgen de metaaldraden van de deelgroep 8 een temperatuur die tot ongeveer 60 à 70 C hoger kan liggen dan de overige metaaldraden 10.
Op die manier kunnen bij voorbeeld relatief dikkere metaaldraden 8 en dunnere metaaldraden 10 terzelfdertijd een behandeling krijgen.
In FIGUUR 2 (a) is de dwarsdoorsnede van een inductiespoel 4 voorgesteld. De metaaldraden 8, 10 lopen er in afzonderlijke kanalen 42 die bij voorbeeld door middel van keramische buizen kunnen gevormd worden. De koperen geleider 44 is spiraalvormig omheen de verschillende kanalen gewonden. In de
<Desc/Clms Page number 6>
kanalen 42 van de metaaldraden die tot de deelgroep 8 behoren kan lucht ingeblazen worden. Dit is schematisch voorgesteld door de pijltjes 11. De inductiespoelen 4 leveren derhalve voor de metaaldraden van de deelgroep 8 teveel aan (bruto) energie, waarbij het teveel gecorrigeerd wordt door er lucht in te blazen.
FIGUUR 2 (b) stelt meer in detail een kanaal voor van een metaaldraad die tot de deelgroep 8 behoort. Tussen de kanalen 42 van twee opeenvolgende inductiespoelen 4 is een buis 12 gemonteerd waarlangs perslucht kan geblazen worden. De perslucht wordt aangebracht via een leiding 14 en de druk kan via een drukregelaar 16 bijgesteld worden. Het is gebleken dat een dergelijke inrichting zeer geschikt is voor een thermodiffusieinstallatie : De zinkoxidelaag die zieh steeds vormt bovenop de afgezette zink, neemt, tegen alle verwachting, niet toe wanneer lucht ingeblazen wordt en wanneer het debiet lucht opgedreven wordt. Dit is voordeTig : Een zekere zinkoxidelaag mag er immers zijn om smelten van de zink te vermijden bij de diffusietemperatuur, maar mag niet te veel toenemen omwille van de nog toe te passen trekbewerking.
In FIGUUR 3 slaan de draden van de deelgroep 8 de laatste inductiespoel 4 over door middel van geleidingswieltjes 18 en 20, in tegenstelling tot de overige draden 10 die door alle inductiespoelen 4 worden geleid.
In FIGUUR 4 wordt voor de metaaldraden van de deelgroep 8 een supplementaire inductiespoel 22 voorzien die gevoed wordt door een tweede frequentiegenerator 24.
In deze configuratie kunnen de inductiespoelen 4 en 22 precies die hoeveelheid (netto) energie die vereist is, leveren.
De uitvinding is geenszins beperkt tot uitvoeringen waarbij er slechts een deelgroep 8 van metaaldraden is waaraan een hoeveelheid van netto warmteënergie afgegeven wordt die
<Desc/Clms Page number 7>
verschilt van de hoeveelheid netto warmteënergie die aan de overige metaaldraden afgegeven wordt. Meerdere deelgroepen en zelfs sub-deelgroepen kunnen gevormd worden.
<Desc / Clms Page number 1>
Multi-wire treatment installation.
The invention relates to an installation and a method for the treatment of several metal wires. The installation comprises a frequency generator, one or more induction coils fed by the frequency generator and means for passing the metal wires through the induction coils such that heat energy is delivered to the metal wires.
Such an installation can be used to subject the metal wires to a heat treatment such as an annealing operation and can also be used to carry out a thermodiffusion operation.
Such a thermodiffusion operation is sufficiently known in the art and can be used, for example, to apply a brass coating to steel wire intended for the reinforcement of rubber products: The steel wire is first covered with an amount of copper, and then, on top with an amount of zinc. Due to the fact that the wires are then heated to 400 to 700 C, the copper atoms in the zinc matrix and the zinc atoms in the copper matrix diffuse to form a brass coating.
In order to obtain an equal copper / zinc ratio at each point of the coating, the metal wires must be heated for such a long time or they must be heated to such a high temperature that there is an unacceptable loss of tensile strength such that the required tensile strengths end product can no longer be reached. if the loss of tensile strength is kept within limits, the heating time must be shorter or at a lower temperature, which implies that the coating shows an inhomogeneity.
At the top the amount of zinc will be greater than at the bottom, at the bottom of the coating the amount of copper will be greater than at the top. We speak of a gradient in the coating. This one
<Desc / Clms Page number 2>
however, the gradient must be kept strictly within certain limits. After all, if too much zinc is present in a certain place in the coating in relation to the copper, BETA brass is formed at that place, which, as is known, is quite brittle and is not suitable for further cold-forming steps .
The boundaries within which the gradient must be kept depend on the type of coating desired. If the coating is relatively high in copper (67.5% Cu, 32.5% Zn), the gradient may assume relatively large values. However, if it is a coating with relatively little copper (63.5% Cu, 36.5% Zn), BETA brass is unavoidable and the gradient must be kept within narrow limits.
From the above it follows that the period of time during which the steel wires are heated by the induction coils and the temperature at which the steel wires are heated must be kept very close within narrow limits. In other words, the energy delivered to each steel wire is virtually fixed. Steel wires of different diameter, or steel wires of different coating, can therefore not be treated simultaneously on the same installation without giving rise to a significant loss of quality. This gives rise to a loss of productivity due to the lack of flexibility.
The object of the invention is to avoid the drawbacks of the prior art and to provide a flexible multi-wire installation.
In accordance with a first aspect, the invention provides an installation as reported in the introduction, the installation further comprising means for changing the level of the net heat energy delivered to a metal wire of a subgroup compared to the level of the
<Desc / Clms Page number 3>
net heat energy that is delivered to a wire that does not belong to the subgroup.
The term net heat energy refers to the effective heat energy that each metal wire actually receives.
The advantage of such an installation is that wires with different diameters can be treated at the same time without having to lose quality. In the case of a thermo diffusion installation, in this way not only wires with a different diameter can be treated at the same time, but also wires with a different coating. A different coating does not only include coatings with different alloying elements (Cu, Zn, Co, Ni ...) but also coatings with a different composition (for example high-copper brass 67.5% Cu and low-copper brass 63 5% Cu).
One of the means of obtaining a different level of net heat energy is, for example, a device that makes the metal wires of the subgroup pass through the installation faster or slower than the metal wires that do not belong to the subgroup. However, the inventors have found that speed variations between various subgroups are difficult or impossible to realize on existing installations due to mechanical problems such as slip, friction and wear on the rollers.
A second means of obtaining a different level of net heat energy is a device that passes the metal wires of the subgroup through a hot water bath before they are passed through the induction coils. The wires that do not belong to the subgroup are not passed through the hot water bath or are passed through a hot water bath of different temperature.
<Desc / Clms Page number 4>
A third means of obtaining a different level of net heat energy is a gas, such as air or nitrogen, blowing into the induction coil channels of the metal wires belonging to the subgroup. Air can be either compressed air or ambient air, which is then supplied by a fan.
A fourth means of obtaining a different level of net heat energy is a device that prevents the metal wires of the subgroup from being passed through all induction coils.
A fifth means of obtaining a different level of net heat energy is provided with a second frequency generator and one or more supplementary induction coils to heat the metal wires of the subgroup separately.
The above-mentioned agents can of course be combined with each other. The fourth medium skip of one or more inductors - is a rough adjustment plus or minus at least one induction coil - and can be combined with a finer adjustment such as that of the third medium where the flow rate of the gas can be controlled to accurately achieve the desired level to achieve.
According to a second aspect, the invention provides a method for the treatment of a plurality of metal wires in which the metal wires are passed through one or more induction coils, and wherein the level of the net heat energy delivered to a metal wire of a subgroup is different from the level of the heat energy that is delivered to a metal wire that does not belong to the subgroup.
The means for obtaining the difference in the level of net heat energy here have already been mentioned with regard to the first aspect of the invention.
<Desc / Clms Page number 5>
The invention will now be explained in more detail with reference to the figures, in which: - FIGURE 1 shows a schematic representation of an installation with a hot water bath for a subgroup of the metal wires; - FIGURE 2 (a) represents a cross section of an induction coil; - FIGURE 2 (b) shows a channel of an induction coil in which gas is blown; - FIGURE 3 gives a schematic representation of an installation in which a subgroup of metal wires skips an induction coil; - FIGURE 4 gives a schematic representation of an installation in which a subgroup of metal wires is passed through a supplementary induction coil.
Referring to FIGURE 1, 1 represents an installation for handling multiple metal wires. A frequency generator 2 supplies four induction coils 4 arranged in series (electrically the induction coils can be connected in series or in parallel). A hot water bath 6 is located in front of the induction coils 4. A subgroup 8 of metal wires is passed through both the hot water bath 6 and the induction coils 4. The remaining metal wires 10 are only passed through the induction coils 4. By means of the hot water bath 6, the metal wires of the subgroup 8 reach a temperature which can be up to about 60 to 70 C higher than the other metal wires 10.
In this way, for example, relatively thicker metal wires 8 and thinner metal wires 10 can be treated at the same time.
In FIGURE 2 (a), the cross section of an induction coil 4 is shown. The metal wires 8, 10 run in separate channels 42, which can be formed, for example, by means of ceramic tubes. The copper conductor 44 is wound spirally around the different channels. In the
<Desc / Clms Page number 6>
channels 42 of the metal wires belonging to the subgroup 8 can be blown in air. This is schematically represented by the arrows 11. The induction coils 4 therefore supply too much (gross) energy for the metal wires of the subgroup 8, whereby the excess is corrected by blowing air into it.
FIGURE 2 (b) represents in more detail a channel of a metal wire belonging to subgroup 8. A tube 12 through which compressed air can be blown is mounted between the channels 42 of two successive induction coils 4. The compressed air is applied via a pipe 14 and the pressure can be adjusted via a pressure regulator 16. It has been found that such a device is very suitable for a thermodiffusion installation: The zinc oxide layer, which always forms on top of the deposited zinc, does not, unexpectedly, increase when air is blown in and when the flow rate of air is pushed up. This is advantageous: After all, a certain zinc oxide layer may be present to avoid melting of the zinc at the diffusion temperature, but must not increase too much because of the drawing operation still to be used.
In FIGURE 3, the wires of the subgroup 8 skip the last induction coil 4 by means of guide wheels 18 and 20, in contrast to the other wires 10 which are passed through all the induction coils 4.
In FIGURE 4, for the metal wires of the subgroup 8, a supplementary induction coil 22 is supplied which is fed by a second frequency generator 24.
In this configuration, the induction coils 4 and 22 can supply exactly that amount of (net) energy required.
The invention is by no means limited to embodiments in which there is only a subgroup 8 of metal wires to which an amount of net heat energy is delivered which
<Desc / Clms Page number 7>
differs from the amount of net heat energy delivered to the other metal wires. Multiple subgroups and even sub-subgroups can be formed.