AT515617A1

AT515617A1 - Method and device for processing a wire

Info

Publication number: AT515617A1
Application number: ATA50263/2014A
Authority: AT
Original assignee: P & F Maschb Gmbh
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2015-10-15
Also published as: AT515617B1; ES2719980T3; EP2930723A3; EP2930723A2; EP2930723B1

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung eines Drahtes (14), insbesondere eines Aluminiumdrahtes, wobei zumindest eine Schicht eines Beschichtungsmaterials auf den Draht (14) aufgebracht wird und die aufgebrachte Schicht anschließend in einem Einbrennofen (4) getrocknet und/oder ausgehärtet wird, wobei der Draht (14) vor dem Aufbringen der Schicht und zur Rekristallisation des Drahtes (14) durch einen von dem Einbrennofen (4) separaten Glühofen (2) gefördert wird.Method and device for processing a wire (14), in particular an aluminum wire, wherein at least one layer of coating material is applied to the wire (14) and the applied layer is then dried and / or cured in a baking oven (4), the wire (14) is conveyed before the application of the layer and for recrystallization of the wire (14) by an annealing furnace (2) separate from the stoving furnace (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Drahtes, insbesondere eines Aluminiumdrahtes, wobei in einer Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen zumindest einer Schicht einer Beschichtung auf den Draht zumindest eine Schicht eines Beschichtungsmaterials auf den Draht aufgebracht wird und die aufgebrachte Schicht anschließend in einem Einbrennofen zum Trocknen oder Aushärten der aufgebrachten Schicht getrocknet bzw. ausgehärtet wird.The invention relates to a method and a device for processing a wire, in particular an aluminum wire, wherein in a coating device for applying at least one layer of a coating on the wire at least one layer of a coating material is applied to the wire and the applied layer then in a baking oven for Drying or curing of the applied layer is dried or cured.

Insbesondere betrifft die Erfindung sowohl die Vorbereitung eines zuvor gezogenen Drahtes auf eine Beschichtung als auch die Aufbringung der Beschichtung, wobei der Draht ein unbeschichteter Blankdraht ist, dessen Metallgefüge aufgrund der plastischen Verformung des Drahtes beim Ziehen verzerrt ist, so dass er eine entsprechend herabgesetzte Dehnbarkeit bzw. Zugfestigkeit aufweist. Bei der Beschichtung können eines oder mehrere Beschichtungsmaterialien in mehreren Schichten und/oder als Beschichtungszusammensetzung auf den Draht aufgebracht werden. Als Beschichtungsmaterialien kommen beliebige Lacke bzw. Kunstharze in Frage, welche üblicherweise bei der Beschichtung bzw. Emaillierung von Drähten verwendet werden, insbesondere Polyesterimid (PEI) und/oder Polyamidimid (PAI). Der Einbrennofen (häufig auch als Beschichtungsofen, Brennofen oder engl. „Curing Oven" bezeichnet) ist zum Trocknen und Aushärten der Beschichtung eingerichtet. Dabei werden im Lackfilm enthaltene Lösungsmittel verdunstet, in die direkte Umgebung ausgetragen und abtransportiert, bis das verbleibende Polymer schließlich an der Drahtoberfläche „vernetzt" bzw. aushärtet. Nach Aufbringung der letzten Schicht der Beschichtung wird der Draht üblicherweise gekühlt und zu einer Wicklervorrichtung zur Abnahme des Fertigdrahtes gefördert.In particular, the invention relates both to the preparation of a previously drawn wire on a coating and the application of the coating, wherein the wire is an uncoated bare wire, the metal structure is distorted due to the plastic deformation of the wire during the drawing, so that it has a corresponding reduced extensibility or Has tensile strength. In the coating, one or more coating materials may be applied to the wire in multiple layers and / or as a coating composition. Suitable coating materials are any lacquers or synthetic resins which are conventionally used in the coating or enameling of wires, in particular polyester imide (PEI) and / or polyamide imide (PAI). The baking oven (often referred to as a coating oven, kiln, or "curing oven") is designed to dry and cure the coating. In the process, solvents contained in the paint film are evaporated, discharged into the direct environment and transported away until the remaining polymer finally "crosslinks" to the wire surface. or hardens. After application of the last layer of the coating, the wire is usually cooled and conveyed to a winder device for removal of the finished wire.

Beim herkömmlichen Prozessverfahren zur Beschichtung von Aluminiumdrähten in Lackdrahtanlagen wird versucht, wesentliche Prozesse wie ein Rekristallisationsglühen des Drahtmetalls, eine thermische Reinigung der Drahtmetalloberfläche von fest haftenden organischen Ziehmittelrückständen und ein Einbrennen der Lackfilme in ein und demselben Ofen zu realisieren. Das Problem dabei ist nun, dass diese Prozesse aus physikalischen und thermodynamischen Gründen zu ihrer vollständigen Abwicklung jedoch unterschiedliche Drahttemperaturen erfordern. Da sowohl die weich zu glühenden Drahtspuren (d.h. die Bahnen oder Abschnitte des Drahtes im Ofen) als auch die zu beschichtenden Drahtspuren zwangsweise dieselbe Verweilzeit im Ofen bei denselben Ofenbedingungen aufweisen, bilden sich längs der einzelnen Drahtspuren nun aber nahezu die gleichen Temperaturprofile aus. Die verschiedenen Prozesse können deshalb prozesstechnisch nicht in Einklang gebracht werden: bei dieser Form der Prozessabwicklung erfolgt die Erstbeschichtung der Aluminiumdrähte oft an nicht vollständig rekristallisierten Blankdrähten mit stark veränderlicher Weichheit und daraus folgend mit nicht vollständig abgereinigten Ziehmittelbelägen.In the conventional process for coating aluminum wires in enamel wire equipment, it is attempted to realize essential processes such as recrystallization annealing of the wire metal, thermal cleaning of the wire metal surface of adherent organic drawing agent residues, and stoving of the paint films in the same furnace. The problem here is that for physical and thermodynamic reasons, however, these processes require different wire temperatures to complete them. Since both the soft-to-glow wire traces (i.e., the tracks or portions of the wire in the oven) and the wire traces to be coated will necessarily have the same residence time in the oven at the same oven conditions, nearly the same temperature profiles will now form along the individual wire traces. The various processes can therefore not be reconciled in terms of process technology: in this form of process development, the initial coating of the aluminum wires is often carried out on incompletely recrystallized bare wires with greatly variable softness and consequently with not completely cleaned out liner coatings.

Um dennoch ein Mindestmaß an Rekristallisation zu erzielen muss die Temperatur im Ofen höher sein als für die Trocknung eigentlich geeignet. Außerdem muss zum Abtransport der verdunsteten Lösungsmittel die Luft im Ofen ständig getauscht und daher kühle Zuluft ständig neu erhitzt werden. Von dem damit verbundenen Energieaufwand abgesehen führen die nicht zu kontrollierenden Weichheitsunterschiede zwischen den einzelnen Drahtspuren zu unterschiedlichen DrahtZugspannungen, welche wiederum Drahtrisse und Produktionsausfall bedingen können.In order to still achieve a minimum of recrystallization, the temperature in the oven must be higher than actually suitable for drying. In addition, for the removal of the evaporated solvent, the air in the oven must be constantly replaced and therefore cooling fresh air constantly be reheated. Apart from the associated energy expenditure, the softness differences between the individual wire traces, which can not be controlled, lead to different wire tensile stresses, which in turn can cause wire tears and production failure.

Durch die unzureichende thermische Reinigung der Blankdrahtspuren folgt außerdem zumeist eine unzureichende Haftung des Lackes auf der Drahtoberfläche. Um die Haftfähigkeit des Lackes zu gewährleisten, wird daher meistens noch vor dem Aufbringen des eigentlichen Beschichtungslackes eine sogenannte „Primerbeschichtung" als Klebeschnittstelle aufgetragen. Unabhängig vom Mehraufwand weisen die „Primer"-Lacke sehr niedrige Wärmeklassen auf, wodurch die Anwendbarkeit des Fertigdrahtes in oft thermisch belasteten Spulen und Wicklungen automatisch limitiert ist. Ein solcher Aluminiumlackdraht ist damit nur begrenzt einsetzbar und damit aber auch begrenzt nachgefragt. Wenn umgekehrt eine höhere Temperatur im Ofen eingestellt wird, um eine bessere Rekristallisation und Reinigung zu erzielen, werden die beschichteten Spuren zwangsweise überbrannt, was zu einem nicht korrekt eingebrannten Draht und ebenfalls minderer Beschichtungsqualität führt.Due to the insufficient thermal cleaning of the bare-wire traces also usually follows an insufficient adhesion of the paint on the wire surface. In order to ensure the adhesion of the paint, a so-called "primer coating" is therefore usually even before applying the actual coating paint. applied as adhesive interface. Regardless of the extra effort, the "Primer" coatings have very low heat classes, which automatically limits the applicability of the finished wire in often thermally loaded coils and windings. Such an aluminum enameled wire is so limited use and thus limited demand. Conversely, if a higher temperature is set in the oven to achieve better recrystallization and cleaning, the coated traces are forcibly burned, resulting in improperly baked wire and also lower coating quality.

Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs angeführten Art zu schaffen, mit welchem ein hochqualitativer Draht mit höchster Weichheit, prozesssicher und insbesondere ohne produktwertmindernde Primer als Klebeschnittstelle hergestellt werden kann. Das Verfahren soll weiters eine für die Prozesssicherheit abträgliche Erhitzung von Lösungsmitteldämpfen weitgehend vermeiden.Accordingly, it is an object of the invention to provide a method of the initially mentioned kind, with which a high-quality wire with the highest softness, process reliability and in particular without product-value reducing primer can be produced as an adhesive interface. The process should also largely avoid a detrimental to the process safety heating of solvent vapors.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einem Verfahren der eingangs angeführten Art der Draht vor dem Aufbringen der Schicht und zur Rekristallisation des Drahtes durch einen von dem Einbrennofen separaten Glühofen gefördert wird. Dementsprechend wird bei der Vorrichtung der eingangs angeführten Art die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass ein von dem Einbrennofen separater Glühofen vorgesehen ist, welcher in Drahtförderrichtung vor dem Einbrennofen angeordnet ist und zur Rekristallisation des Drahtes eingerichtet ist. Der Glühofen (oder einfach Glüher bzw. engl. „Annealer" genannt) ist vorzugsweise zur berührungslosen Erhitzung des Drahtes eingerichtet, so dass auch ein Draht aus einem Material mit einer relativ geringen Erweichungstemperatur im Glühofen nicht beschädigt wird. Dass der Glühofen separat vom Einbrennofen vorgesehen ist bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Glühofen räumlich und thermisch von dem Einbrennofen getrennt ist und eine unabhängige Wärmezuführung, insbesondere ein eigenständiges Heizelement bzw. eine eigenständige Wärmeerzeugungseinheit, aufweist. Die Anordnung des Glühofens in Drahtförderrichtung vor dem Einbrennofen ist selbstverständlich unabhängig von der geometrischen Anordnung der beiden Öfen und bedeutet lediglich, dass im Zuge der Herstellung eines beschichteten Drahtes ein Abschnitt des zu verarbeitenden Drahts zunächst den Glühofen passiert, d.h. durch den Glühofen gefördert wird, bevor derselbe Abschnitt den Einbrennofen passiert. Der Glühofen ist hinsichtlich der im Glühofen erzeugten Temperatur bzw. des Temperaturprofils, welchem der Draht ausgesetzt ist, so eingestellt, dass eine optimale Rekristallisation des Metallgefüge des Drahtes erzielt wird. Die Rekristallisation findet bekanntlich oberhalb einer vom Drahtmaterial abhängigen Temperatur statt, welche vom Fachmann in Kenntnis dieses Zwecks geeignet ausgewählt und der Glühofen entsprechend eingestellt werden kann. Der Draht wird vorzugsweise nach dem letzten Austritt aus dem Glühofen und vor dem ersten Eintritt in den Einbrennofen beschichtet. Durch den separaten Glühofen können die Prozessbedingungen und die erzielte Wärmeübertragung in den beiden Öfen, d.h. Einbrennofen und Glühofen, unabhängig und auf die jeweilige Aufgabe optimiert eingestellt werden. Ein weiterer Vorteil der getrennten Öfen ist, dass dadurch eine hohe Drahteintrittstemperatur in den Glühofen ermöglicht wird, weil kein Lösungsmitteldämpfe zu befürchten sind, und der Draht nach dem Ziehen nicht noch gekühlt werden muss.To achieve this object, the invention provides that is promoted in a method of the initially mentioned type of wire before applying the layer and recrystallization of the wire through a separate from the baking furnace annealing furnace. Accordingly, in the device of the type mentioned, the stated object is achieved in that a separate from the baking furnace annealing furnace is provided, which is arranged in the wire conveying direction before the baking oven and is set up for recrystallization of the wire. The annealing furnace (or simply called an annealer) is preferably designed for non-contact heating of the wire, so that even a wire made of a material with a relatively low softening temperature is not damaged in the annealing furnace. The fact that the annealing furnace is provided separately from the stoving means in this context means that the annealing furnace is spatially and thermally separated from the stoving furnace and has an independent heat supply, in particular an independent heating element or an independent heat generating unit. The arrangement of the annealing furnace in the wire conveying direction in front of the baking oven is, of course, independent of the geometric arrangement of the two ovens and merely means that in the course of producing a coated wire, a portion of the wire to be processed first passes the annealing oven, i. is passed through the annealing furnace before the same section passes the baking oven. The annealing furnace is adjusted in terms of the temperature generated in the annealing furnace or the temperature profile to which the wire is exposed, so that an optimal recrystallization of the metal structure of the wire is achieved. The recrystallization takes place, as is known, above a temperature dependent on the wire material, which can be suitably selected by the person skilled in the art, and the annealing furnace can be adjusted accordingly. The wire is preferably coated after the last exit from the annealing furnace and before the first entry into the stoving furnace. Through the separate annealing furnace, the process conditions and the heat transfer achieved in the two furnaces, i. Stoving and annealing furnace, independently and optimally adjusted to the task at hand. Another advantage of the separate ovens is that it allows a high wire entry temperature into the annealing furnace because solvent vapors are not to be feared and the wire does not yet have to be cooled after drawing.

In Hinblick auf die Art der Temperaturübertragung ist es günstig, wenn im Glühofen eine im Wesentlichen in sich geschlossene Strömung eines heißen Gases, insbesondere eine Umluftströmung, erzeugt wird, welche Strömung vorzugsweise der Drahtförderrichtung entgegen gerichtet ist. Im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Vorrichtung bedeutet das, dass der Glühofen vorzugsweise zur Erwärmung des Drahtes mittels eines in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf bewegten erhitzten Gases, insbesondere mittels Heißluft, eingerichtet ist. Durch die geschlossene Strömung bzw. die Umluft weist der Glühofen einen besonders geringer Prozessluftaustrag sowie eine - im Vergleich zu einem Ofen, welcher zur Trocknung einer Drahtbeschichtung eingerichtet ist - geringere erforderliche Frischluftzufuhr auf. Die ansonsten notwendige Erhitzung der zugeführten Frischluft kann daher zumindest größtenteils entfallen, was den mit dem Verfahren bzw. der Vorrichtung verbundenen Energieverbrauch senkt.With regard to the type of temperature transfer, it is favorable if in the annealing furnace a substantially self-contained flow of a hot gas, in particular a circulating air flow, is generated, which flow is preferably directed counter to the wire conveying direction. In connection with the proposed device, this means that the annealing furnace is preferably designed for heating the wire by means of a heated gas moved in a substantially closed circuit, in particular by means of hot air. Due to the closed flow or the circulating air, the annealing furnace has a particularly low process air discharge as well as a lower fresh air supply required compared with a furnace which is set up for drying a wire coating. The otherwise necessary heating of the fresh air supplied can therefore be omitted, at least for the most part, which reduces the energy consumption associated with the method or device.

Weiters ist es günstig, wenn der Glühofen unabhängig vom Einbrennofen zur Einstellung unterschiedlicher Temperaturprofile und entsprechender Drahttemperaturen steuerbar ist. Der mit der Erzeugung des jeweiligen Temperaturprofils verbundene Energieverbrauch kann in diesem Fall auf die jeweilige Aufgabe des Ofens optimiert werden.Furthermore, it is advantageous if the annealing furnace is controllable independently of the baking oven for setting different temperature profiles and corresponding wire temperatures. The energy consumption associated with the generation of the respective temperature profile can be optimized in this case to the respective task of the furnace.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Draht imIt is particularly advantageous if the wire in the

Einbrennofen auf eine vergleichsweise niedrigere Drahttemperatur erhitzt wird als im Glühofen. Dementsprechend ist im Betrieb die mittlere Temperatur im Glühofen günstiger Weise höher als die mittlere Temperatur im Einbrennofen. Aufgrund desStove is heated to a relatively lower wire temperature than in the annealing furnace. Accordingly, during operation, the average temperature in the annealing furnace is advantageously higher than the average temperature in the stoving furnace. Due to the

Temperaturunterschieds zwischen Einbrennofen und Glühofen können in den beiden Öfen auch bei gleicher Drahtgeschwindigkeit, d.h. bei gleicher durchgeführter Drahtmenge, unterschiedliche Drahttemperaturen erzielt werden. Wegen der geringeren Temperatur im Einbrennofen können Temperaturverluste während der Beschichtung des Drahtes reduziert und somit der Energieverbrauch insgesamt weiter gesenkt werden. Außerdem können bei den geringeren Temperaturen beim Einbrennen verbesserte Isolationseigenschaften des Fertigdrahtes, insbesondere ein geforderter idealer Tangens-Delta-Wert zur Erzielung minimaler dielektrischer Verluste erreicht werden im Vergleich zu Drähten, deren Beschichtungen bei zu hohen Temperaturen getrocknet und ausgehärtet wurden. Schließlich sind die niedrigeren Temperaturen im Einbrennofen auch hinsichtlich der Prozesssicherheit vorteilhaft, da somit eine übermäßige Erhitzung der bei der Trocknung entstehenden Lösungsmitteldämpfe vermieden wird. Aufgrund der höheren Drahttemperatur im Glühofen, welche oberhalb einer für das Trocknen einer Beschichtung geeigneten oder zulässigen Temperatur liegen kann, kann eine wesentlich bessere Rekristallisation und damit besserer Weichheit bzw. Dehnbarkeit (höhere Bruchdehnung) des Drahtes erzielt werden. Die Drahttemperatur kann beispielsweise im Glühofen oberhalb von 360°C, insbesondere zwischen 380 und 480°C, und/oder im Einbrennofen unterhalb von 360°C, insbesondere zwischen 280 und 320°C, liegen.Temperature difference between stoving and annealing furnace can in the two ovens even at the same wire speed, i. be achieved with the same amount of wire carried out, different wire temperatures. Due to the lower temperature in the baking oven, temperature losses during the coating of the wire can be reduced and thus the energy consumption can be further reduced overall. In addition, at the lower firing temperatures, improved insulating properties of the finished wire, particularly a required ideal tangent delta value, can be achieved to achieve minimal dielectric losses as compared to wires whose coatings have been dried and cured at excessive temperatures. Finally, the lower temperatures in the baking oven are also advantageous in terms of process reliability, since thus excessive heating of the solvent vapors produced during drying is avoided. Due to the higher wire temperature in the annealing furnace, which may be above a suitable or permissible for the drying of a coating temperature, a much better recrystallization and thus better softness and extensibility (higher elongation at break) of the wire can be achieved. The wire temperature can, for example, in the annealing furnace above 360 ° C, in particular between 380 and 480 ° C, and / or in the baking oven below 360 ° C, in particular between 280 and 320 ° C.

Wenn der Draht zumindest zweimal, vorzugsweise zwischen vier und 15 Mal, insbesondere etwa zehnmal, durch den Glühofen gefördert wird kann zusätzlich zur Rekristallisation eine deutlich verbesserte Reinigung des Drahtes erzielt werden. Aufgrund der mehrfachen Durchführung durch den entsprechend heißen Glühofen werden beispielsweise Ziehmittelrückstände schichtweise vom Draht abgebrannt. Auf diese Weise kann eine geeignete Reinigung des Drahtes auch bei Drahttemperaturen unterhalb von 450°C erzielt werden, so dass eine höhere Energieeffizienz imIf the wire is conveyed through the annealing furnace at least twice, preferably between four and fifteen times, in particular approximately ten times, a significantly improved cleaning of the wire can be achieved in addition to the recrystallization. Due to the multiple implementation by the correspondingly hot annealing furnace, for example, drawing agent residues are burned in layers of the wire. In this way, a suitable cleaning of the wire can be achieved even at wire temperatures below 450 ° C, so that a higher energy efficiency in

Vergleich zu einer Reinigung in einem Schritt bei Temperaturen oberhalb von 450°C erreicht wird. Aufgrund der im Glühofen im Vergleich zu bekannten Verfahren höheren Temperatur kann zugleich eine bessere Reinigung und somit bessere Haftung des Lacks auf der Drahtoberfläche sowie - wegen der Reaktion mit einer praktisch belagsfreien Oberfläche - eine bessere Selbstpassivierung durch Oxidation im Falle eines Aluminiumdrahtes erzielt werden.Compared to a cleaning in one step at temperatures above 450 ° C is achieved. Due to the higher temperature in the annealing furnace in comparison to known methods, better cleaning and thus better adhesion of the lacquer to the wire surface as well as better self-passivation by oxidation in the case of an aluminum wire can be achieved because of the reaction with a virtually surface free surface.

Vorteilhafter Weise kann das Beschichtungsmaterial direkt auf den Draht aufgebracht werden, d.h. das zur Isolation des Drahtes vorgesehene Beschichtungsmaterial wird direkt auf die metallische Oberfläche des Drahts aufgebracht. Die Verwendung eines Primers oder vergleichabrer Haftvermittlungsschichten kann entfallen, so dass der Fertigdraht vorteilhafter Weise eine vergleichsweise höhere Temperaturbeständigkeit der Beschichtung und höherer Wärmeklasse aufweist.Advantageously, the coating material can be applied directly to the wire, i. the coating material intended for insulating the wire is applied directly to the metallic surface of the wire. The use of a primer or comparable adhesive bonding layers can be dispensed with, so that the finished wire advantageously has a comparatively higher temperature resistance of the coating and higher thermal class.

Es hat sich zudem als günstig herausgestellt, wenn der Draht zwischen den beiden Öfen, d.h. zwischen dem Glühofen und dem Einbrennofen, über eine Nachspannvorrichtung, insbesondere über einen pneumatischen Tänzer, zum Nachspannen des Drahtes gefördert wird. Bei der vorliegenden Vorrichtung kann dementsprechend in Drahtförderrichtung nach dem Einbrennofen und vor dem Glühofen eine Nachspannvorrichtung zum Nachspannen des Drahtes angeordnet sein. Die Nachspannvorrichtung kann Spannungsunterschieden aufgrund der Drahttemperaturunterschiede kompensieren und verbessert die gleichmäßige und störungsfreie Förderung des Drahtes aus dem Glühofen und in den Einbrennofen.It has also been found to be beneficial if the wire between the two ovens, i. between the annealing furnace and the baking oven, is conveyed via a Nachspannvorrichtung, in particular via a pneumatic dancer, for tensioning the wire. In the present device may accordingly be arranged in the wire conveying direction after the baking oven and before the annealing furnace, a tensioning device for tensioning the wire. The post-tensioning device can compensate for voltage differences due to wire temperature differences and improves the smooth and trouble-free conveyance of the wire from the annealing furnace and into the stoving furnace.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigen dabei im Einzelnen:The invention will be explained below with reference to particularly preferred embodiments, to which it should not be limited, and with reference to the drawings. The drawings show in detail:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm des Zusammenhangs zwischen einer Drahttemperatur und der damit erzielten Dehnbarkeit des Drahtes;Fig. 1 is a schematic diagram of the relationship between a wire temperature and the resulting extensibility of the wire;

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung einer Drahtbeschichtungsanlage mit einem Einbrennofen und einemFig. 2 is a perspective view of a wire coating plant with a baking oven and a

Glühofen;annealing furnace;

Fig. 3 einen pneumatischen Tänzer gemäß Fig. 2;FIG. 3 shows a pneumatic dancer according to FIG. 2; FIG.

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch den Glühofen gemäß Fig. 2;4 shows a schematic sectional view through the annealing furnace according to FIG. 2;

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Drahtes im Längsschnitt während der Erhitzung im Glühofen; undFig. 5 is a schematic sectional view of a wire in longitudinal section during the heating in the annealing furnace; and

Fig. 6 schematisch mehrere Querschnitte des Drahtes nach einer unterschiedlichen Anzahl von Durchführungen durch den Glühofen.Fig. 6 shows schematically a plurality of cross sections of the wire after a different number of passes through the annealing furnace.

Beim Drahtziehen wird das Metallgefüge des Drahtes aufgrund der plastischen Verformung verzerrt. Dabei nehmen seine Festigkeit und Härte zu, während sich die Dehnbarkeit massiv verschlechtert. Zur Erfüllung der für die Nachbearbeitung des Drahtes relevanten mechanisch-technologischen Anforderungen muss der Draht wieder „weich" werden, was eine Neuumformung des Gefüges bedingt. Dazu muss der Draht entsprechend aufgeheizt werden. In dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm ist auf der Abszisse die Drahttemperatur T und auf der Ordinate die erreichte „Weichheit" bzw. Dehnbarkeit R des Drahtes aufgetragen. Die eingezeichnete Kurve R(T) stellt schematisch den Zusammenhang zwischen der Drahttemperatur T und der Dehnbarkeit R dar. Die eingezeichneten Temperaturen TI, T2, T3 zeigen dabei ungefähr die optimale Temperatur TI für die Aushärtung einer Drahtbeschichtung, die optimale Temperatur T2 zur Rekristallisation des Drahtes (entsprechend der Bildung einer homogenen Mikrostruktur und damit der maximalen erzielbaren Dehnbarkeit R) und die optimale Temperatur T3 zur Abreinigung von Ziehmittelrückständen von dem frisch gezogenen Draht. Im Fall einer Aluminiumdrahtbeschichtung wäre die Temperatur TI beispielsweise ungefähr zwischen 280° und 320°C, die Temperatur T2 zwischen 380 und 400°C und die Temperatur T3 zwischen 450 und 480°C.Wire drawing distorts the metal texture of the wire due to plastic deformation. It increases its strength and hardness, while the extensibility deteriorates massively. In order to fulfill the mechanical-technological requirements relevant to the post-processing of the wire, the wire must again be "soft". which necessitates a new transformation of the structure. For this purpose, the wire must be heated accordingly. In the diagram shown in Fig. 1, the abscissa indicates the wire temperature T and the ordinate indicates the " softness " or extensibility R of the wire applied. The drawn curve R (T) schematically represents the relationship between the wire temperature T and the extensibility R. The indicated temperatures TI, T2, T3 show approximately the optimum temperature TI for the hardening of a wire coating, the optimum temperature T2 for recrystallization of the wire (corresponding to the formation of a homogeneous microstructure and thus the maximum achievable extensibility R) and the optimum temperature T3 for cleaning off drawing agent residues from the freshly drawn wire. For example, in the case of an aluminum wire coating, the temperature TI would be approximately between 280 ° C and 320 ° C, the temperature T2 between 380 and 400 ° C, and the temperature T3 between 450 and 480 ° C.

In Fig. 2 ist eine Produktionsstrecke zur Herstellung eines beschichteten Drahtes gezeigt, wobei der Draht in Ziehmaschinen 1 gezogen, anschließend mehrmals durch den Glühofen 2 gefördert wird. Bei Kupferdähten gelangt der dünn gezogene Draht üblicherweise nach der Ziehmaschine 1 über Umlenkrollen in eine elektrisch beheizte Rohrglühe, welche die Aufheizung des Kupferdrahtes über Wärmestrahlung, aber vor allem durch direkten Wandkontakt über Wärmeleitung ermöglicht. Ein Glühverfahren mit direktem Wandkontakt kann allerdings z.B. bei Aluminiumdrähten nicht angewendet werden, da im Vergleich zu Kupfer weitaus geringere Erweichungstemperaturen vorliegen und der Draht dabei daher massiv beschädigt werden würde. Solche Drähte, d.h. Drähte mit relativ geringen Erweichungstemperaturen, können zum Glühen z.B. mit heißer bewegter Luft aufgeheizt werden; dieses Verfahren ist berührungslos und die z.B. im Fall von Aludrähten auftretende Oxidation stellt im Gegensatz zu Kupferdrähten kein Problem dar, da diese selbstpassivierend ist. Bei der in Fig. 2 gezeigten Produktionsstrecke wird der Draht dementsprechend im Glühofen 2 mit heißer bewegter Luft aufgeheizt (vgl. Fig. 4). Nach Austritt aus dem Glühofen 2 wird der wärmebehandelte Draht über Umlenkrollen der Beschichtungsvorrichtung 3, z.B. in Form eines Lackgeschirrs, am Einbrennofeneintritt zugeführt, wo der flüssige Lack bei Umgebungstemperatur auf den Draht aufgebracht wird. Die gelösten Polymere in den Lacken vernetzen nachfolgend chemisch nach der Applikation und charakterisieren den eigentlichen Härtungsvorgang des Lackes. Die Lackaufbringung erfolgt über konisch geformte Abstreifdüsen, die mittels Förderpumpe kontinuierlich mit frischem Lack beschickt werden. Dort wird ein Lackfilm mit voreingestellter Dicke gleichmäßig auf die Drahtoberfläche aufgetragen. Aufgrund begrenzter Haftfähigkeit des Flüssiglackes am Draht muss die Aufbringung der für die gewünschte Isolierschichtdicke erforderlichen Lackmenge in mehreren Teilschritten erfolgen. Dazu wird der Lackdraht in bis zu 24 Spuren über zwei gerillte Umlenkrollen zwischen Lackgeschirr am Ofeneintritt und dem Kühlerende durch den Einbrennofen 4 geführt. Zur Trocknung des polymeren Flüssigfilms wird bei dem derzeit praktisch weltweit eingesetzten Lackierprozess innerhalb des Ofens heiße Prozessluft im Umluftbetrieb geführt, während der Draht entgegen der Luftströmung die Maschine geradlinig durchläuft. Während dieser konvektiven Trocknung werden die im Lackfilm enthaltenen Lösungsmittel verdunstet, in die direkte Umgebung ausgetragen und abtransportiert, bis das verbleibende Polymer aufgrund der hohen Temperaturen (450-700°C) schließlich an derIn Fig. 2, a production line for producing a coated wire is shown, wherein the wire is pulled in drawing machines 1, then conveyed through the annealing furnace 2 several times. In copper wires, the thin wire usually passes to the drawing machine 1 via pulleys in an electrically heated tube annealing, which allows the heating of the copper wire via thermal radiation, but above all by direct wall contact via heat conduction. However, a direct wall contact annealing process may e.g. in aluminum wires are not used, as compared to copper much lower softening temperatures are present and the wire would therefore be massively damaged. Such wires, i. Wires with relatively low softening temperatures can be used for annealing e.g. be heated with hot moving air; this method is non-contact and the e.g. In the case of Aludrähten occurring oxidation is in contrast to copper wires no problem because it is self-passivating. In the production line shown in Fig. 2, the wire is accordingly heated in the annealing furnace 2 with hot moving air (see Fig. 4). After exiting the annealing furnace 2, the heat-treated wire is passed over deflection rollers of the coating apparatus 3, e.g. in the form of a lacquerware, fed to the Einbrennofeneintritt, where the liquid paint is applied at ambient temperature to the wire. The dissolved polymers in the paints subsequently crosslink chemically after application and characterize the actual curing process of the paint. The paint is applied via conically shaped wiping nozzles, which are continuously fed by means of a pump pump with fresh paint. There, a paint film with a preset thickness is evenly applied to the wire surface. Due to limited adhesion of the liquid paint on the wire, the application of the paint required for the desired insulating layer thickness must be done in several steps. For this purpose, the enameled wire is guided in up to 24 tracks via two grooved deflecting rollers between the lacquerware at the oven inlet and the radiator end through the stoving oven 4. For drying the polymeric liquid film hot process air is circulated in the currently used practically worldwide painting process within the furnace, while the wire passes through the machine in a straight line against the air flow. During this convective drying, the solvents contained in the paint film are evaporated, discharged into the immediate environment and transported away until the remaining polymer due to the high temperatures (450-700 ° C) finally at the

Drahtoberfläche „vernetzt" bzw. aushärtet. Im Einbrennofen 4 wird dabei ein Temperaturprofil erzeugt, mit dem eine Trocknung und anschließende Aushärtung der aufgebrachten Schicht erzielt wird. Zwischen den einzelnen Beschichtungsdurchgängen wird der Draht in Kühlvorrichtungen 5 gekühlt. Zwischen dem Glühofen 2 und dem Einbrennofen 3 wird der Draht über pneumatische Tänzer 6 (vgl. Fig. 3) geführt, welche den Draht nachspannen und temperaturbedingte Spannungsschwankungen kompensieren. Der vollständig beschichtete Fertigdraht wird abschließend den Wicklervorrichtungen 7 zugeführt, welche den Draht auf Rollen 8 aufwickeln.Wire surface "networked" or hardens. In the baking oven 4 while a temperature profile is generated, with which a drying and subsequent curing of the applied layer is achieved. Between the individual coating passes, the wire is cooled in cooling devices 5. Between the annealing furnace 2 and the baking oven 3, the wire is guided via pneumatic dancer 6 (see Fig. 3), which tension the wire and compensate for temperature-induced voltage fluctuations. The completely coated finished wire is finally fed to the Wicklervorrichtungen 7, which wind the wire on rollers 8.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Längsschnitt parallel zur Drahtförderrichtung 9 durch den Glühofen 2. Auf einer Eintrittseite 10 wird der ungekühlte Blankdraht in den Glühofen 2 eingeführt. Eine hohe Drahteintrittstemperatur ermöglicht einen geringen Temperaturverlust bzw. eine geringe notwendige Wärmezufuhr und eine optimale Rekristallisation des Drahtes 14. Die Strömung der heißen Umluft im Glühofen 2 entlang eines geschlossenen Kreislaufs wird durch die Pfeile 11, 12 angezeigt. Dabei strömt die Heißluft im Drahttransportbereich 13 entgegen der Drahtförderrichtung 9 (vgl. Fig. 5) um eine optimale Wärmekonvektion und damit eine maximale Wärmeübertragung von der Heißluft auf den Draht zu ermöglichen. Durch die hohe Temperatur der Heißluft können Rückstände 15 auf dem Blankdraht, z.B. Ziehmittelrückstände, schichtweise abgetragen bzw. abgebrannt werden. Da der Draht 14 im Glühofen 2 noch unbeschichtet ist, treten keine Emissionen wie etwa beim Trocknen einer Lackierung auf, so dass die Heißluft von der Eintrittseite 10 gemäß dem Pfeil 11 parallel zum Drahttransportbereich 13 zirkuliert und wiederverwendet werden kann. Ein Luftaustausch kann weitgehend unterbleiben. Die abgetragenen Rückstände können von der umgewälzten Heißluft abgetrennt werden.4 shows schematically a longitudinal section parallel to the wire conveying direction 9 through the annealing furnace 2. On an inlet side 10, the uncooled bare wire is introduced into the annealing furnace 2. A high wire inlet temperature enables a small temperature loss or a small necessary heat input and an optimal recrystallization of the wire 14. The flow of the hot circulating air in the annealing furnace 2 along a closed circuit is indicated by the arrows 11, 12. In this case, the hot air flows in the wire transport region 13 counter to the wire conveying direction 9 (see Fig. 5) to allow optimum heat convection and thus a maximum heat transfer from the hot air to the wire. Due to the high temperature of the hot air, residues 15 on the bare wire, e.g. Draw residues, layer by layer removed or burned. Since the wire 14 in the annealing furnace 2 is still uncoated, there are no emissions such as when painting a paint, so that the hot air from the inlet side 10 can be circulated and reused parallel to the wire transporting area 13 according to the arrow 11. An air exchange can largely be omitted. The removed residues can be separated from the circulated hot air.

Die sukzessive Abtragung der Rückstände 15 vom Draht 14 ist in Fig. 6 schematisch dargestellt, wobei die drei gezeigten Drahtquerschnitte 16 jeweils einen unterschiedlichen Fortschritt der Abtragung zeigen. Der oberste Drahtquerschnitt 17 zeigt den Draht 14 vor dem ersten Durchlauf durch den Glühofen 2, wobei noch sämtliche nach dem Ziehen am Draht 14 verbliebenen Rückstände 15 vorhanden sind; der mittlere Drahtquerschnitt 18 zeigt den Draht nach fünf Durchläufen, wobei bereits der größte Teil der Rückstände 15 abgetragen werden konnte; und der unterste Drahtquerschnitt 19 zeigt den vollständig gereinigten Draht 14 nach dem zehnten Durchlauf durch den Glühofen 2.The successive removal of the residues 15 from the wire 14 is shown schematically in FIG. 6, wherein the three wire cross-sections 16 shown each show a different progress of the ablation. The uppermost wire cross section 17 shows the wire 14 before the first pass through the annealing furnace 2, wherein all remaining after pulling on the wire 14 residues 15 are still present; the mean wire cross section 18 shows the wire after five passes, whereby already the majority of the residues 15 could be removed; and the lowermost wire section 19 shows the fully cleaned wire 14 after the tenth pass through the annealing furnace 2.

Im Glühofen herrscht beispielsweise eine Lufttemperatur der Umluft von 650°C. Die folgende Tabelle zeigt die Zugfestigkeit des Drahtes anhand der Dehnung (in Prozent) bis zum Bruch nach jedem Durchlauf durch den Glühofen 2:In the annealing furnace, for example, there is an air temperature of circulating air of 650 ° C. The following table shows the tensile strength of the wire based on the elongation (in percent) until break after each pass through the annealing furnace 2:

Die folgende Tabelle zeigt beispielhaft eine Folge von Durchläufen durch den Einbrennofen 4 zum Einbrennen der Lackfilme mit dem jeweils zuvor aufgebrachtenThe following table shows by way of example a sequence of passes through the baking oven 4 for baking the paint films with the previously applied

Beschichtungsmaterial und der Zugfestigkeit des Drahtes nach dem Durchlauf:Coating material and the tensile strength of the wire after the pass:

Claims

1. A method for processing a wire (14), in particular an aluminum wire, wherein at least one layer of a coating material is applied to the wire (14) and the applied layer is then dried in a baking oven (4) and / or cured, characterized in that the wire (14) is conveyed before the application of the layer and for the recrystallization of the wire (14) by means of an annealing furnace (2) separate from the stoving furnace (4).

2. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the annealing furnace (2) is a substantially self-contained flow of a hot gas, in particular a recirculating air flow is generated, which flow is preferably directed against the wire conveying direction (9).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the wire (14) in the baking oven (4) is heated to a relatively lower wire temperature (T) than in the annealing furnace (2).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the wire (14) at least twice, preferably between two and 15 times, in particular about ten times, is conveyed through the annealing furnace (2).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the coating material is applied directly to the wire (14).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the wire (14) between the two ovens (2, 4) via a Nachspannvorrichtung (6), in particular via a pneumatic dancer, for retightening the wire (14) promoted becomes.

7. A device for processing a drawn wire (14), in particular an aluminum wire, with a coating device (3) for applying at least one layer of a coating on the wire (14) and with a baking oven (4) for drying and / or curing of the applied Layer, characterized in that one of the baking oven (4) separate annealing furnace (2) is provided which is arranged in the wire conveying direction (9) in front of the baking oven (4) and for recrystallization of the wire (14) is arranged.

8. The device according to claim 7, characterized in that the annealing furnace (2) for heating the wire (14) by means of a moving in a substantially closed loop heated gas, in particular by means of hot air, is set up.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the annealing furnace (2) independently of the baking oven (4) for setting different temperature profiles and corresponding wire temperatures (T) is controllable.

10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that in operation, the average temperature in the annealing furnace (2) is higher than the average temperature in the baking oven (4).

11. Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that in the wire conveying direction (9) before the baking oven (4) and after the annealing furnace (2) a Nachspannvorrichtung (6) for tensioning the wire (14) is arranged.