DE1211462B - Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen UEberziehen von metallischem Draht- und Bandmaterial mit schmelzfluessigem Metall - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C 23 c

Deutsche Kl.: 48 b-1/14

Nummer: 1211462

Aktenzeichen: A25137VIb/48b

Anmeldetag: 20. Juni 1956

Auslegetag: 24. Februar 1966

Die Erfindung betrifft das kontinuierliche Überziehen von metallischem Draht- und Bandmaterial mit geschmolzenen Metallen. Das zu überziehende Material kann aus Eisen oder Stahl bestehen, und jedes übliche Überzugsmetall kann unter geringfügigen Abänderungen der Einrichtung verwendet werden. Solche Überzugsmetalle sind z. B. Zink, kleine Mengen Aluminium enthaltendes Zink, Legierungen von Aluminium, Zinn, Blei u. dgl.

Tn den USA.-Patentschriften 2110 893, 2136 957 und 2 197 622 sind Verfahren beschrieben, welche zum Überziehen von Metallband in einem Metallschmelzbad technisch Anwendung finden. Nach diesen Patenten wird ein zunderfreies Band oder ein Draht von Ölen, Fetten u. dgl. gereinigt und dann einer Hitzebehandlung in einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt. Alsdann wird es unter der Oberfläche des Bades aus geschmolzenem Überzugsmetall im Schutz der reduzierenden Atmosphäre, welche die Verwendung eines Flußmittels beim Eintritt in das Bad erübrigt, geführt. Das Metall tritt in das Bad mit einer Temperatur nahe der Badtemperatur ein, und die Oberflächen des zu überziehenden Metalls sind in einem solchen Zustand, daß sie von dem geschmolzenen Überzugsmetall rasch und gründlich benetzt werden.

Bei diesem und bei anderen bekannten Verfahren mußte das metallische Material zum Aufbringen des Überzuges immer durch das Bad aus geschmolzenem Überzugsmetall geführt werden, mit welchem das zu überziehende Material ziemlich lange in Berührung blieb. Dabei wurde das geschmolzene Überzugsmetallbad mit dem Metall des zu überziehenden Materials verunreinigt. So bildeten sich z. B. in Bädern aus geschmolzenem Überzugsmetall, welche Eisen lösen können, beträchtliche Schlackenmengen. Bei Verwendung von Aluminium oder aluminiumreichen Legierungen als Überzugsmetall und einem zu überziehenden Material aus Eisen wird das Bad rasch an Eisen gesättigt. Große Eisenmengen in dem geschmolzenen Aluminium sind unerwünscht, da dadurch der Überzug z. B. weniger duktil wird und eine geringere Korrosionsbeständigkeit besitzt.

Es wurde bereits zur Herabsetzung der Eisenaufnahme von dem geschmolzenen Bad vorgeschlagen, das aus dem Überzugsbad austretende Drahtoder Bandmaterial oberhalb des normalen Badspiegels mechanisch abzustreifen, wobei das zu überziehende Material das geschmolzene Überzugsmetall nach oben bis unter die Abstreifer mitführt. Dabei wird das Material senkrecht nach oben über Zentriereinrichtungen durch eine Öffnung am Boden des Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Überziehen von metallischem Draht- und Bandmaterial mit schmelzflüssigem Metall

Anmelder:

Armco Steel Corporation,

Middletown, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

Earle Lysle Knapp, Kansas City, Miss. (V. St. A.)

Schmelzbadbehälters, durch das Bad und durch Einrichtungen zur Regelung der Überzugsstärke geführt. Der Boden des Badbehälters kann dabei von allen Seiten schräg nach oben auf die Öffnung zu verlaufen. Dadurch wird der Weg des Drahtes oder Bandes durch das Bad möglichst kurz gehalten und ein Zurückfließen von verunreinigtem Überzugsmetall in das Bad vermieden. Beim Überziehen eines bandförmigen Materials wurden ferner für beide Seiten des Bandes lippenartige Teile vorgesehen, welche oberhalb des Badspiegels lagen und gegeneinander so versetzt waren, daß das Band an jedem lippenartigen Teil um einen geringen Betrag abgebogen wurde.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überziehen von Draht- oder Bandmaterial ohne körperliche Berüh-

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rung des überzogenen Materials mit lippenartigen Kegels mit einem Durchlaß für das zu überziehende

Teilen, Abstreif ern, Schabern od. dgl. Material an der Spitze des Kegels besitzen. Der

Die Erfindung wird darin gesehen, daß in einer Durchlaß oder die öffnung besitzen eine solche Vorrichtung der vorstehend beschriebenen allgemei- Größe, daß rings um das Material ein kleiner Spielnen Art die öffnung in dem schräg nach oben auf 5 raum entsteht, und es sind Mittel vorgesehen, um diese Öffnung hin verlaufenden Boden des Bad- das Material in der Öffnung zu zentrieren,
behälters während des Betriebes der Vorrichtung Der Draht läuft weiter nach oben durch ein Regeloberhalb des Badspiegels liegt und ein die Überzugs- element für den Überzug, welches einen ersten Teil stärke regelndes Element aus einem von dem ge- aus einem von dem geschmolzenen Überzugsmetall schmolzenen Überzugsmetall nicht benetzbaren Ma- io benetzbaren Material und einen darauffolgenden terial mit einer auf die Eintrittsöffnung des zu über- Teil aus einem von dem geschmolzenen Überzugsziehenden Materials in den Badbehälter ausgerichte- metall nichtbenetzbaren Material enthält. Der Draht ten öffnung für den Durchtritt des Materials, welche läuft durch eine Öffnung in dem Regelelement mit das überzogene Material mit einem Spiel umgibt, einem Spiel rings um den Draht und kann durch eine vorgesehen ist. 15 mit einem nicht oxydierenden Gas gefüllte Schutz-

Zu Beginn des Überziehens wird der Badspiegel haube geführt werden.

zur Benetzung des Durchzugsmaterials über die Ein- In der Zeichnung ist der das Uberzugsmetall ent-

trittsöffnung angehoben. haltende Behälter mit 10 bezeichnet und besitzt einen

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit hohen sogenannten Verteiler 11 mit einer Vielzahl einzelner

Geschwindigkeiten arbeiten. 20 Ansätze 12. Übliche Mittel zur Erhitzung des Be-

Bei den üblichen mechanischen Abstreifern an hälters des Verteilers und der Ansätze sind vor-

oder über der Oberfläche des Bades zur Regelung gesehen. Absperrmittel lla (eines davon ist in

der Gleichmäßigkeit und des Gewichtes des metal- F i g. 1 in Stellung gezeigt) können vorgesehen sein,

lischen Überzuges auf dem Draht oder dem Band so daß die Zufuhr aus dem Verteilern zu einem

wird häufig eine zu große Menge des freien metal- 25 einzelnen Ansatz 12 unterbrochen werden kann,

lischen Überzuges bis herunter auf die Legierungs- wenn dort der Draht abgeschnitten oder neu ein-

schicht abgestreift, welche fester ist und auch an dem gefädelt werden soll usw. Die einzelnen Ansätze 12

Grundmetall fest haftet. Gemäß der Erfindung, können aus zwei Teilen bestehen, so daß die Teile

welche die Flüssigkeitsreibung zum Abstreifen von 12 a zum Einfädeln des Drahtes od. dgl. abgenom-

überschüssigem geschmolzenem Überzugsmetall von 30 men werden können.

dem überzogenen Material ohne direkte mechanische Jeder der Ansätze 12 besitzt eine Öffnung 13, und Berührung zwischen der Abstreifeinrichtung und der der Boden des Behälters ist bei 14 nach allen Seiten Oberfläche des überzogenen Materials zur Erzielung hin geneigt, so daß er tatsächlich einen flachen Kegel von dessen endgültigen Abmessungen ausnutzt, tritt mit der Öffnung 13 an semer Spitze bildet,
dieser Nachteil nicht auf, und zwar unabhängig von 35 Nach Fig. 4 läuft ein Draht 15 um eine Rolle 16 der gewählten Vorbehandlung und von dem an- · und von da senkrecht nach oben in das Bad. Rollengewendeten Überzugsverfahren. In den Zeichnungen paare 17,17 a und 18,18 a sind vorgesehen, um den zeigt Draht 15 auf die Öffnung 13 in dem Behälter auszu-

Fig. 1 eine schematische Teildraufsicht auf einen richten. Da der Draht zweckmäßig, wie in den ge-

Überzugsbehälter zum Überziehen von Draht, 40 nannten USA.-Patentschriften beschrieben, vorbehan-

Fig. 2 eine stark vergrößerte teilweise Schnitt- delt wurde, tritt er in den Behälter in einer in der

ansicht entlang der Linie2-2 von Fig. 1, Haube 19 befindlichen reduzierenden Atmosphäre

Fig. 3 eine teilweise Schnittansicht entlang der ein. Wenn eine gasdichte Verbindung zwischen der

Linie 3-3 von F i g. 2, Haube und der Öffnung unpraktisch erscheint, wer-

F i g. 4 eine teilweise schematische Schnittansicht 45 den die reduzierenden Gase in der Haube 19 unter

durch eine Vorrichtung zur Einführung eines Drahtes einem leichten Druck gehalten, so daß sie am Ende

in den Behälter, der Haube 19 bei 20 ausströmen und den Draht 15

F i g. 5 eine stark vergrößerte schematische Dar- bis zu dessen Eintritt in die öffnung 13 schützen. An

stellung, welche den Boden des Überzugsbehälters Stelle der Rollen 17, 17 a und 18, 18 a kann natür-

und die Mittel zur Überwachung des Überzuges im 50 lieh auch eine Drahtziehform 18 & (F i g. 5) od. dgl.

Verhältnis zu dem zu überziehenden Draht zeigt, und verwendet werden, um den. Draht auf die Öffnung 13

F i g. 6 bis 9 schematische Darstellungen, welche und die Öffnung in dem nachstehend beschriebenen die Wirkung von Abänderungen der Länge der Regelelement für den Überzug auszurichten. Eine Regelelemente für den Überzug und des Abstandes Ausrichtung des Drahtes auf die Öffnung 13 ist wichzwischen diesen und dem zu überziehenden Draht 55 tig, um das Überzugsmetall am Herauslaufen zu hinzeigen, dem und um zu vermeiden, daß eine Oxydhaut durch

Bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfin- die Öffnung in dem Regelelement für den Überzug dung kommt das zu überziehende Material, das in gezogen wird. Die Form oder die Führungsrollen dem beschriebenen Beispiel ein Draht ist, zweck- sollen zweckmäßig keinen Kohlenstoff in irgendeiner mäßig aus einer in den vorstehend genannten USA.- 60 Form enthalten. Wenn die Form oder die Rollen Patentschriften erwähnten Vorbehandlungseinrich- aus einem üblichen Carbidmaterial bestehen, so ertung und gelangt unter einer Schutzatmosphäre zu hält man in dem Draht freie, d. h. nicht überzogene dem Überzugsbehälter. Das Material läuft durch Streifen. Dasselbe trifft natürlich für den Behälter 10, eine Öffnung im Boden eines Behälters senkrecht den Verteiler 11 und die Ansätze 12 zu. Es ist dies nach oben, und der Boden des Behälters ist um diese 65 insbesondere dann der Fall, wenn das Überzugsöffnung herum nach oben zu der Öffnung hin geneigt. metall Aluminium ist, da Kohlenstoff in jeder Form Wenn so das zu überziehende Material ein Draht ist, die Benetzbarkeit des Aluminiums verändert, so daß kann der Boden des Behälters die Form eines flachen man eine ungleichmäßige Deckung und Glätte er-

zielt. Zweckmäßig sind der Behälter und die Führungsmittel aus Zirkonoxyd. An Stelle einer Drahtziehform aus einem Carbidmaterial wurde mit Erfolg eine Form aus Legierung, bestehend im wesentlichen aus 20% Chrom, 20% Kobalt, 20% Nickel, Rest Eisen, verwendet.

Zu Beginn eines Durchgangs ist der Spiegel des geschmolzenen Metalls in dem Behälter so hoch, daß das geschmolzene Metall den Draht berührt, wenn dieser von der Öffnung im Boden der Behälteransätze nach oben läuft. Sobald das Überzugsmetall den Draht berührt hat, wird der Metallspiegel in dem Behälter jedoch unter den Rand der Öffnung gesenkt, so daß das geschmolzene Überzugsmetall durch den durchlaufenden Draht nach oben aus dem Bad herausgezogen wird, so daß das Überzugsmetall, wenn es auf den Draht aufgebracht wird, unter einem negativen hydrostatischen Druck steht. Wird ein Behälteransatz nach dem erneuten Einfädeln od. dgl. wieder in Betrieb genommen, so kann eine zusatzliehe Menge geschmolzenes Überzugsmetall vor Entfernung der Sperre in den Ansatz gebracht werden, so daß der Spiegel des Überzugsmetalls vor dieser Entfernung der Sperre vorübergehend hoch genug ist, um den Draht zu benetzen und den vorstehend beschriebenen Betrieb wieder in Gang zu setzen.

Wenn Draht sehr langsam, z. B. mit einer Geschwindigkeit von wenigen Metern pro Minute, überzogen werden soll, so kann dies einfach dadurch geschehen, daß man den Draht senkrecht aus einem offenen Behälter abzieht. Wenn indessen der Überzug mit einer Geschwindigkeit von etwa 90 bis 150 m pro Minute aufgebracht werden soll, kann der Draht nicht mehr aus einem offenen Behälter abgezogen werden, wenn man eine glatte gleichmäßige Oberfläche wünscht. Bei hohen Geschwindigkeiten zieht der Draht leicht das auf der Oberfläche des Metallschmelzbades schwimmende Oxyd oder Oberflächenschaum von dieser Oberfläche ab, und zwar schneller, als sie sich an der Austrittsstelle des Drahtes aus dem Bad bilden können. Wenn dies eintritt, ziehen sich unterbrochene Stellen oder Flecken des Oxydfilms und kein zusammenhängender Film an dem Draht entlang. Während ein zusammenhängender, gleichmäßiger Oxydfilm eine gleichmäßige Stärke des Überzugmetalls unterhalb des Oxydfilms fördert, verursacht ein unterbrochener Oxydfilm Anhäufungen von Oxyd und Überzugsmetall an dem Draht, welche ungleichmäßig erstarren und vom Fachmann als »Beeren« bezeichnet werden. Zur Erzielung eines erfolgreichen schnellen Betriebes müssen Mittel vorgesehen sein, welche verhindern, daß Oxyd und überschüssiges Überzugsmetall in einem Meniskus rund um den Draht hochgezogen werden, wobei dieser Meniskus von der Oberfläche des Überzugbades ausgeht und als Anhäufung auf der Oberfläche des Drahtes hinweggeführt wird.

Beim Arbeiten mit geschmolzenen Metallen, welche leicht Oxydschäume bilden, müssen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, daß diese Schäume oder Oxydfilme nicht zerstört werden. In Berührung mit Luft oxydiert das geschmolzene Metall, und es bildet sich an einer bestimmten Stelle der Oberfläche ein Oxydfilm. Wenn die Form der Oberfläche verändert wird, so wird der feste Film gebogen oder gewölbt oder häuft sich an einer bestimmten Stelle an, wodurch eine Unebenheit in dem Überzug entsteht. Das Oxyd besitzt ein bestimmtes Gewicht sowie eine bestimmte Festigkeit und einen bestimmten Deformationswiderstand. Zieht man einen Draht senkrecht von der Oberfläche eines Bades ab, so könnte der Oxydfilm mit einem kegelförmigen Durchhang verglichen werden. Wird er zu weit hochgezogen, so kann er eventuell sich ausdehnen und reißen, was zur Folge hat, daß auf der Oberfläche des Drahtes eine glockenförmige Verdickung aus dem Oxydfilm abgezogen wird. Wenn dagegen eine Rückhalteplatte so angeordnet wird, daß der Oxydfilm nahe an der Spitze des vorstehend erwähnten Kegels daran festgehalten wird, so wird der Draht weiterhin geschmolzenes Aluminium mit gleichmäßiger Geschwindigkeit abziehen, und der Überzug wird glatt und konzentrisch sein, insbesondere dann, wenn in der Haube 23 eine neutrale Atmosphäre oder ein Nachbehandlungsgas verwendet wird, so daß bei Neubildung des Oxydfilms, z. B. bei 31, und Erstarrung des Überzuges zwischen dem Rücklauf der Vorwärtsbewegung des Drahtes der Kohäsion usw. Gleichgewichtsbedingungen erreicht sind, welche einen gleichmäßigen symmetrischen Überzug geregelter Stärke ergeben.

Um die Menge und die Verteilung des Uberzugmetalls auf dem Draht zu regeln, wird gemäß der Erfindung ein Regelelement für den Überzug, welches aus einer Kombination von zwei Elementen bestehen kann, vorgesehen. Das erste dieser Elemente, welches als Rückhalteplatte bezeichnet wird, ist bei 21 angezeigt und besteht aus einem von dem geschmolzenen Überzugsmetall benetzbaren Material. Die Rückhalteplatte 21 kann z. B. aus Stahl oder Gußeisen oder, um eine Eisenabgabe weitgehend zu vermeiden, aus Gußeisen mit einer Titanauflage oder vorzugsweise aus Molybdän, bestehen.

Der andere Teil des Regelelementes ist mit 22 bezeichnet und besteht aus einem von dem geschmolzenen Überzugsmetall nicht benetzbaren Material, nämlich einem keramischen Material, z. B. Zirkonsilikat, Porzellan, gebranntem Ton oder aus einer mit Kalk überzogenen oxydierten Stahloberfläche. Die mit Kalk überzogene oxydierte Stahloberfläche besitzt jedoch den Nachteil einer geringen Abriebbeständigkeit. Der gebrannte Ton und das Porzellan eignen sich für Zinküberzüge, jedoch nicht für Aluminiumüberzüge, da sie kleine Mengen Eisen enthalten, die mit Aluminium reagieren. Das Zirkonsilikat scheint das beste Material zu sein.

Unmittelbar nachdem der Draht 15 das Regelelement 22 verläßt, kann er durch einen Raum 23 geführt werden, welcher von einem nicht oxydierenden Gas durchströmt wird, um sicher zu sein, daß der Überzug vor Berührung mit der Atmosphäre stabile Dimensionen besitzt. Danach kann ein etwa gebildeter Oxydüberzug die endgültige Oberflächenbeschaffenheit nicht mehr stören. Die hier in Betracht zu ziehenden Faktoren sind in der USA.-Patentschrift 2 526 731 besprochen.

Die Qualität des Überzuges (was die Abwesenheit spröder intermetallischer Legierungen betrifft) ist eine Funktion der Zeit, welche das Überzugsmetall mit dem Stahlmaterial bei hoher Temperatur in Berührung ist. Das Wachstum unerwünschter spröder intermetallischer Legierungen schreitet, solange der Draht in dem geschmolzenen Metallbad eingetaucht ist, solange das Überzugsmetall vor der Erstarrung auf dem Draht in geschmolzenem Zustand bleibt und sogar noch während sich der Überzug nach der Er-

starrung auf einer hohen Temperatur befindet, fort. Es ist daher wichtig, daß der Draht nach dem Überziehen rasch abgekühlt wird, was z. B. mittels Luftgebläsen erfolgen kann, welche bei Verwendung eines der Gasnachbehandlung dienenden Raumes 23 oberhalb diesem angeordnet sein können.

Die nachstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der Theorie der erfindungsgemäßen Arbeitsweise. Das aus dem Bad abgezogene Überzugsmetall besitzt an seiner Oberfläche eine Oxydhaut. Diese Haut haftet an der von dem geschmolzenen Überzugsmetall benetzbaren Rückhalteplatte 21, und das nicht benetzbare Regelelement 22 stößt das Überzugsmetall ab, wenn es weiter mit dem Draht hochsteigen will. Wenn die Höhe der Rückhalteplatte 21 unter der Höhe gehalten wird, bis zu welcher ein Meniskus hochsteigen würde, wenn der Draht direkt aus einem offenen Bad mit derselben Geschwindigkeit abgezogen würde, haftet die Oxydhaut an der Platte 21, und zwar in einem radialen Abstand von der Öffnung in der Platte 21, so daß dort der Oberflächenoxydfilm nicht in die Öffnung hereingezogen wird. Lediglich nicht oxydiertes und nicht verunreinigtes Überzugsmetall wird aus dem Bad unter der Oxydschicht hoch und auf den Draht gezogen.

Die Rückhalteplatte 21 dürfte die Form des Meniskus stabilisieren und das Ausmaß des Oxydfilms auf dem Meniskus festlegen sowie diesen mechanisch festigen. Es kann daher kein zuvor gebildetes Oxyd auf die Oberfläche des überzogenen Drahtes gelangen. In den Fig. 6 bis 9 ist das vorher gebildete Oxyd, welches an der Rückhalteplatte haftet, mit 30 bezeichnet. Neues Oxyd bildet sich auf dem Überzug und auf dem Draht bei 31, wie in diesen Figuren gezeigt ist. Wird in der Haube 23 ein nicht oxydierendes Nachbehandlungsgas verwendet, so bildet sich das neue Oxyd langsamer.

Das geschmolzene Überzugsmetall besitzt einen starken Zusammenhalt, so daß, wenn eine Schicht desselben an dem durchlaufenden Draht haftet, diese zusätzliches Überzugsmetall an die Rückhalteplatte befördert. Die so nach oben mitgeführte Menge steht in direktem Verhältnis zu der Viskosität des geschmolzenen Überzugmetalls, der Oberflächenrauheit des Drahtes und dessen Durchlaufgeschwindigkeit. Da diese Platte aus einem benetzbaren Material besteht, würde das Überzugsmetall durch die Überzugseinrichtung hochgezogen und die durch die gestrichelte Linie 30a in Fig. 6 angezeigte Stellung einnehmen. Dies wird aber durch das Element 22 a verhindert, das aus nicht benetzbarem Material besteht. Das Uberzugsmetall nimmt infolgedessen eine in F i g. 1 bei 31 gezeigte Form an.

Die durch die gestrichelte Linie 30a in Fig. 6 dargestellte Situation könnte sich auch bei zu hoher Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes ergeben. Es kann dies durch Änderung der Abmessung A (Fig. 5) auf die z. B. in Fig. 7 gezeigte Abmessung vermieden werden. Das nicht benetzbare Element 22 muß somit für höhere Drahtgeschwindigkeiten eine größere Längsausdehnung, z. B. die in Fig. 7 mit 22 b bezeichnete, besitzen.

Eine Änderung der mit B bezeichneten Stärke der Rückhalteplatte 21 beeinflußt das Gewicht des Überzuges. Je dicker die Platte, d. h. je größer die Abmessung B, um so größer ist das Gewicht des erzeugten Überzuges, da dadurch die Pumpwirkung des Drahtes gefördert wird. Eine Abnahme der Ab- messungD, wie sie ein Vergleich der Fig. 8 mit der F i g. 7 erläutert, vermindert das Gewicht des Überzuges, da dadurch die Menge des hochgezogenen geschmolzenen Überzugmetalls beschränkt wird. Es muß dafür gesorgt werden, daß der Vorrichtung während des Betriebes genügend Überzugsmetall an der Oberseite der Rückhalteplatte 21 zur Verfügung steht. Das Temperaturverhältnis zwischen dem Draht und dem Überzugsmetall sowie die Viskosität des Überzugsmetalls beeinflussen die Zeit oder den Abstand, welche für den rasch laufenden Draht erforderlieh sind, bis die Überzugsstärke unter Berücksichtigung des Einflusses der Schwerkraft eine stabile Stelle erreicht hat. Ein verhältnismäßig heißer Draht ergibt bei Verwendung eines heißen Überzugmetalls und bei geringer Geschwindigkeit einen dünnen Überzug. Wenn die Abmessung C (Fig. 5) erhöht wird, wird ein noch dünnerer Überzug erzielt, was sich aus

z° Fig. 9 ergibt.

Da die Pumpwirkung des Drahtes eine Funktion seiner Geschwindigkeit ist, erhält man bei Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit einen größeren Durchmesser des Meniskus 30 unter der Rückhalteplatte und einen schwereren, d. h. stärkeren Überzug. Wenn daher das Gewicht oder die Uberzugsstärke herabgesetzt werden soll, muß das Element 21 bis zu einer Stelle nach oben verschoben werden, wo der Durchmesser des Meniskus kleiner ist, wie ein Vergleich von F i g. 9 mit F i g. 8 zeigt.

Was die Abmessung E (Fig. 5) betrifft, so soll sie natürlich nicht so groß sein, daß geschmolzenes Überzugsmetall nach unten durch die Öffnung 13 läuft. Es wurde gefunden₉ daß dieser Abmessung keine wesentliche Bedeutung zukommt. Der Abstand kann groß genug sein, daß Drähte eines mäßigen Durchmesserbereichs ohne Veränderung der öffnung überzogen werden können. Es ist anzunehmen, daß das geschmolzene Metall wegen seines geringen hydrostatischen Druckes oberhalb der Öffnung nur eine geringe Neigung zum Herauslaufen besitzt. Diese Neigung kann noch dadurch verringert werden, daß man den Boden des Behälters oder zumindest die Öffnung aus einem nicht benetzbaren Material herstellt. Es wurde gefunden, daß Aluminium weniger leicht ausläuft als Zink. Bei Verwendung von AIuminium kann der Abstand E daher etwas größer sein.

In gleicher Weise kann, bedingt durch die Eigenschäften des geschmolzenen Überzugmetalls, die Nei- gung des Bodens 14 des Behälters steiler sein, wenn das Überzugsmetall Aluminium ist, als bei Verwendung von Zink. Die Zinkoxyde sind nicht so zäh und fest wie die Aluminiumoxydschicht, und sie können daher nicht so gut hochgezogen werden wie das Aluminiumoxyd. Auch soll der normale Oberflächenspiegel des geschmolzenen Metalls aus demselben Grunde für Zink im allgemeinen etwas höher sein als für Aluminium. Natürlich können andere zu der Durchtrittsöffnung hinführende geneigte Formen, wie die im Beispiel gezeigte konische Form, Anwendung finden. Der bestimmende Faktor dabei ist, daß das Überzugsmetall nach oben über gewinkelt verlaufende Flächen gezogen werden kann, wie dies z. B. beim Ersatz des mit 14 bezeichneten Kegels durch einen abgestuften Zylinder der Fall wäre.

Die Größe der Öffnung in dem Regelelement 22 steht in gewisser Beziehung zu dem endgültigen

Durchmesser des überzogenen Gutes, stimmt jedoch nicht unbedingt damit überein. Der endgültige Durchmesser des überzogenen Produkts wird nicht durch die Größe der Öffnung allein bestimmt. Diese streift den Überzug nicht auf seine endgültige Stärke ab. Die Stärke des Überzuges kann durch die Regelung des Abstandes D zwischen dem Draht und der Rückhalteplatte und zwischen dem Draht und dem nicht benetzbaren Regelelement sowie durch die Länge dieser Elemente in der Bewegungsrichtung des Drahtes und dem Abstand zwischen der ersten Berührung des Uberzugsmetalls mit dem Draht und der Rückhalteplatte und eine Einstellung des Oberflächenspiegels des Metalls in dem Behälter gesteuert werden.

Bei einem praktisch durchgeführten Beispiel wurde ein Draht mit einem Durchmesser von 1,3 mm mit einer Geschwindigkeit von 90 m/Min, überzogen, wobei der Oberflächenspiegel des Aluminiums 19 mm unter dem Rand der Öffnung lag. Die Abmessung A betrug 12,7 mm, B 1,58 mm, C 31,8 mm, D 1,27 mm und E 1,02 mm. Bei einem beispielsweisen Betrieb mit Zink bei demselben Drahtdurchmesser und derselben Überzugsgeschwindigkeit befand sich die Badoberfläche im Betrieb 12,7 mm unterhalb des Randes der Öffnung. Die Abmessungen A, B, D waren dieselben wie für Aluminium, C betrug 19 mm und E 0,51 mm.

Obwohl die Verwendung der benetzbaren Rückhalteplatte 21 als zweckmäßig angegeben wurde, kann man doch auch in gleicher Weise befriedigende Ergebnisse erzielen, wenn man dieses benetzbare Element wegläßt und nur mit dem nicht benetzbaren Element arbeitet. Die Qualität des Überzuges hängt unter diesen Bedingungen von der Art der Kühlung ab. Mit Aluminium wurde erfolgreich ohne das Element 21 gearbeitet, wenn die Abmessung C (Fig. 5) 12,7 bis 19 mm betrug und die Abmessung D auf etwa 0,020 Zoll verkleinert wurde. Das Aluminiumoxyd scheint zähflüssig genug zu sein, um an der Unterseite des Elements 22 zu haften. Es ermöglicht dies die Verwendung niedriger Metallspiegel in dem Behälter, wobei man sich dann zur Regelung des Überzuggewichts auf den Zusammenhalt des Überzugmetalls verläßt. Die AbmessungD (Fig. 5) muß zur Erzielung einer maximalen Glätte sehr klein sein.

Obwohl die Reinigung des zu überziehenden Materials vor dem Überziehen nach dem Verfahren der zuerst genannten drei USA.-Patentschriften erfolgen kann, kann natürlich die Reinigung und die Erhitzung auf eine Temperatur nahe der Badtemperatur auch nach änderen Verfahren erfolgen, wobei die Oberflächen des Materials in geeigneter Weise von Flußmitteln, Beizrückständen und Oxyden befreit werden müssen, um rasch und gründlich von dem Uberzugsmetall benetzt zu werden.

Auch ist die Wirkung des Regelelementes 21, 22 für den Überzug mit oder ohne die Haube 23, in welcher eine Gasnachbehandlung erfolgt, nicht nur auf Überzugsverfahren mit kurzer Eintauchzeit beschränkt. Bei Anwendung auf übliche Überzugsbehälter, welche in der Regel Asbestabstreifer od. dgl. zur Endbehandlung der Drahtoberfläche nach dem Überziehen besitzen, brauchen die Regelelemente für den Überzug nur genau um den Draht zentriert und in einem kurzen Abstand über der Badoberfläche unterhalb der Höhe, bis zu welcher ein normaler Meniskus durch das durchlaufende Material hochgezogen wird, angeordnet zu werden, um einen glatten und gleichmäßigen Überzug zu erzielen. Die Abmessungen A, B, C und D stehen dabei zur Regelung des Überzuggewichts auf dem Material im selben Verhältnis wie vorstehend beschrieben wurde.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Überziehen von metallischem Draht- und Bandmaterial mit schmelzflüssigem Metall, wobei das Material senkrecht nach oben über Zentriereinrichtungen durch eine Öffnung am Boden des Schmelzbadbehälters, durch das Bad und durch Einrichtungen zur Regelung der Überzugsstärke geführt wird und der Boden des das Überzugsmetall enthaltenden Behälters von allen Seiten schräg nach oben auf die Öffnung zu verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß über der oberhalb des Badspiegels liegenden Eintrittsöffnung (13) ein die Überzugsstärke regelndes Element (22) aus einem von dem geschmolzenen Uberzugsmetall nicht benetzbaren Material mit einer auf die Eintrittsöffnung (13) ausgerichteten Öffnung für den Durchtritt des Materials (15), welche das überzogene Material mit einem Spiel umgibt, vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung einer aus einem gegenüber dem Überzugsmetall benetzbaren Material bestehenden Rückhalteplatte (21) an der Unterseite des Elementes (22).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines aus keramischem Material bestehenden Elementes (22).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines aus gebranntem Ton, Porzellan oder Zirkonsilikat bestehenden Elementes (22).

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung einer aus titanhaltigem Gußeisen oder aus Molybdän bestehenden Rückhalteplatte (21).

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet, durch die Anordnung von aus kohlenstofffreiem Material bestehenden Behältern (10 bis 12).

7. Verfahren zum kontinuierlichen Überziehen von metallischem Draht- und Bandmaterial mit schmelzflüssigem Metall unter Verwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Badspiegel in dem Behälter (12) zu Beginn des Überziehens zur Benetzung des Durchzugsmaterials über die Öffnung (13) angehoben und die Überzugsstärke durch Veränderung der Stellung und der Abmessungen des Elements (22) und der Rückhalteplatte (21) geregelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Überzugs durch Veränderung des Abstandes der Rückhalteplatte (21) von der Öffnung (13) geregelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Überzugsmaterials durch Veränderung der Flächenausdehnung des Elementes (22) in der Längsrichtung des Durchzugsmaterials geregelt wird.

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10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Überzugsmaterials durch Veränderung des Abstandes zwischen der Rückhalteplatte (21) und dem Durchzugsmaterial geregelt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen? bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchzugsmaterial nach Verlassen des Elementes (22) einer Schutzatmosphäre ausgesetzt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchzugsmaterial nach Verlassen der Schutzatmosphäre abgekühlt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 199 442;
französische Patentschriften Nr. 525 664, 825 276; »Automotive Industries«, vom 12. 2.1938, S. 205.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen