DE1521112A1

DE1521112A1 - Vorrichtung zum UEberziehen von metallischem Strangmaterial

Info

Publication number: DE1521112A1
Application number: DE19651521112
Authority: DE
Inventors: Knapp Earle Lysle
Original assignee: Armco Inc
Current assignee: Armco Inc
Priority date: 1964-09-03
Filing date: 1965-09-01
Publication date: 1969-07-24
Also published as: ES317083A1; GB1114119A; US3354864A; BE669154A

Description

Vorrichtung zum Überziehen von metallischem Strangmaterial

Die Erfindung betrifft das kontinuierliche Überziehen von metallischem Strangmaterial mit geschmolzenem Metall. Die Bezeichnung "Strang" wird hier in dem Sinne verwendet, dass da- runter Rohr-, Draht- und Bandmaterial verstanden wird, und die Erfindung wird nachstehend zwar an Hand des Überziehens von Draht beschrieben,sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es können genauso gut, wie oben erwähnt, Bänder oder Drähte verwendet werden. In ähnlicher Y/eise besitzt die Erfindung zwar eine besonders grosse Brauchbarkeit, wenn als Überzugsmaterial Aluminium gewählt wird, sie kann jedoch auch mit allen üblichen ijL'.rzugsmetallen, einschliesslich von Zink und dergl., durchgeführt werden.

In den USA-Patentschriften 2 914 423 (Knapp) und 2 914 419

inoiu/ski) wird ein Metallüberzugsverfahren beschrieben, bei ia die sogenannte "Kurzeintauchtechnik" angewendet wird. Nach

909830/1101 ,jeder

jeder dieser Patentschriften wird ein Metallstrang in einem senkrechten \7eg nach oben in Berührung mit einem Vorrat an geschmolzenem Metall geführt» Bei jeder dieser Patentschriften wird der zu überziehende Streng mit dem geschmolzenen Metall an einer Stelle in Berührung gebracht, die über dem normalen Lletallspiegel im Bad liegt. Das heisst, dass der in Bei/egung befindliche Strang dazu dient, das geschmolzene Metall im Bad nach oben zu ziehen, wenn er dieses durchläuft. Zur Beschreibung dieses Phänomen,.:; wurde in diesen Patentschriften die Bezeichnung "negativer Kopf" verwendet.

Die "Kurzeintauchtechnik" nach diesen Patentschriften ist besonders wertvoll zum Überziehen von Eisen- oder Stablsprungen mit Aluminium oder aluminiumreichen Legierungen. Vermöge der kurzen Eintauchzeit ist die Aufnahme von Eisen durch des geschmolzene Aluminiumbad weitgehend verringert und infolge der verringerten Einwirkungszeit können die ursprünglichen physikalischen Eigenschaften des Stranges in gross em Ausmaß beibehalten werden.

Der "Kurzeintauchtechnik" koisnt zwar ein bemerkenswerter V.'ert zu, die vertikale Arbeitsweise, die in den Petentschriften beschrieben wird, erfordert jedoch sehr aufwendige und teuere Vorrichtungen und eine sehr kritische Einstellung von Geschwindigkeiten und Verhältnissen» Infolgedessen lässt der Betriebswirkungsgrad etwa^szu wünschen übrig.

Ausserdem 909830/1 101

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Ausserdein ist es speziell im Fall von Aluminiumüberzügen sehr schwierig, einen starken Überzug aufzubringen, da auf der Oberfläche des Bades ein zäher Oxydfilm existiert, der leicht auf den sich bewegenden Strang aufgezogen wird und der einen hochgradig unregelmässigen und technisch unbrauchbaren Überzug bildete

Bin Hauptziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer hochv.'irksamen Vorrichtung, die dazu dient, einen Metallstrang kontinuierlich zu überziehen, unter Aufrechterhaltung einer sehr kurzen Eintauchzeit im geschmolzenen Metallbad.

Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung suui Überziehen von Iletallstrünqen zu schaffen, bei der der Strang das geschmolzene lletall auf einem waf "erechten Weg durchläuft.

Sin weiteres Ziel der Erfindung ist die Schpffun.": einer Vorrichtung, bei der der Strang v/aa^e^-echt ein Bad von geschmolzenem ^etall an einer Stelle durchläuft, die unter dem noramlen Spiegel des .je ^ dipolzeile..! ÜüeräUtcsiiie tails in der Vorrichtung liegt.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vcrricntung, die es erucglicht, dicke Überzüge (über 1,22 g/drrfr-0,40 Unzen pro ^uodratfuss — Strangoberfläche) aus hochreinem Aluminium n&ch einem "Kurzeinte.ueliverf ehren" auf Metall stränge aufzubringen.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Kurzeintauchüberzugsvorrichtung, die ständig Überzüge mit gleichmässigem Gewicht auf Metallsträngen erzeugte

Zahlreiche andere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung.

In der beigefügten Zeichnung wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung in den Einzelheiten gezeigt,, In dieser stellen dar:

Figo 1 einen Frdftaufriss, der einen Teil der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt einschliesslich von zwei Überzugsabteilungen, dem Schmelzvorrat und der PumpenεηOrdnung;

Figc 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgenässes Uberzugsabteil, entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;

die Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, die Äxx erfindungsger.äese düse

Gcsabschlussxjt&tsäfc zeigte

Bekanntlich muss ein lie tall strang gründlich gereinigt oder auf andere Veise vorbereitet werden, ehe er in das Überzugsbad gebracht wird, so dass das Überzugsmetall richtig an der >Str? n<~- oberflache haftete Die Erfindung betrifft natürlich nicht direkt die Vorbereitungsschritte für ein Überzugsverfahren, sGlance der ot-rang mit einer richtig vorbereiteten Oberfläche zur erfind'ungsgemässen Vorrichtung gelangt. Beispielsweise lehren die

USA-Iate: .teohrirter.

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UbA-Patentschriften 2 110 893 und 2 136 957 von T. Senzinir ein Verfahren, bei dem auf der Strangoberfläche zuerst ein schwacher üxydfilm gebildet wird und der Streng dann durch einen Reduktionsofen geführt wird, ur/i die vorher gebildete Oxydschicht zu entfernen. Schliesslich wird der Strang,ohne wieder der Atmosphäre ausgesetzt zu werden, in ein Bad aus geschmolzenem Überzugsnetall gebracht. Andere zufriedenstellende Polgen von

Überzugsvorbereitungsschritten, v/erden in der deutschen Patenten schrift . ο (Patentanmeldung der gleich/ Anmelderin unter

dem Titel "Verfahren zur Herstellung von metallüberz genen Eisensträngen") gelehrt.

Kurz gesagt ist die Erfindung dazu bestimmt, einen entsprechend vorbereiteten Strang aufzunehmen, der in waagerechter Richtung durch eine verengte Öffnung in ein Hund stück oder eine Form, die aus einem Material besteht, welches durch da.s Überzugsmetall nicht benetzt wird, und dann in einen Vorrat an geschmolzenem Lie tall ,je führt wird. Das Überzugsabteil selbst ist verhältniomässig kurz, so dass die Gesamtzeit während der der sich bev/e^ende Strang mit dem Überzugsmetallbad in Berührung steht, ziemlich kurz ist.

Der Strrng tritt dann durch eine andere verengte Öffnung in ein ^uncl stück oder eine Form aus nicht benetzbarem Material aus, wobei Gasstrahlen auf die Aussenseite der -^uslassforn gerichtet sind, wobei das übermässig/ Ausschleppen von Schiaelze be

grenzt

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grenzt wird und ein dicker gieichniässiger Überzug ruf dem strang gebildet wird.

In Mg ο 2 wird das Überzugsabteil allgemein bei 10 gezeigt, weiches vou Strang 12, der überzogen -,/erden soll, praktisch waagerecht durchlaufen wird. (Each der Darstellung von-Fig. 2 bewegt .sich der btreng von rechts nach links.) Auf der rechten Seite der Figur wird ein wärmebeständiges liohr 14 gezeigt, durch welches der Strang weiter oe.egt wurde, nachden- er die letzte Stufe der Überzugsvorbereitungsoenandlung verlassen hat, welche im Pail des oben ermähnten Sendui- irverfahrens durch einen './faserstoff reduktionsofen dargestellt wird»

Das Rohr 14 ist auf irgendeine geeignete V/eise an der Einlasskammer 15 befestigt, die einen Einlass 16 für ein geeignete.: reduzierendes Gas, wie dissoziierter Ammoniak, aufweist. Der

Einlass 16 steht mit der ringförmigen Vertiefung 17 im Einsatzin Verbindung dadurch

stück 1c/ und die eintretenden Gase werden/rückwärts durch das Rohr 14 geleitet. Die üinlessixa..m^r 15 kar.ii r.uch eine Staubtasche wie bei 19 gezeigt aufweisen«

Zwischen der EinlasskaBmer 15 und dem Überzugsabteil 10 befindet sich die überzugsmetalifalle 20, die einen Einle.ss 21 für ein geeignetes Inert- oder -^eduziergas, wie z.B. trockenen stickstoff, aufweist, Die Palle 20 v/eist auch einen Durchlass auf, durch den alles Übprzugsnetall, welches durch die nach-tehend beschriebene 3inlassform tritt, in den Vorratsbehälter zurückfliesst. 909830/1101

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Die rechte Wand des überzugariteils, v/ie es in Fig. ~d gezeigt wird, welot eine Vertiefung auf, welche die Einlc.rsform oder das Mundstück 23 aufnimmt. Die Form 23 nuss aus einem Ilaterial bestehen, welches vcn Überzugsmetallen nicht benetzt vird, um des Entweichen von Uberzugsmctall durch diese möglichst gering zu halten. Ss ist auch wichtig, dass die Form 23 aus einem Material besteht, welches beim Passieren des Drahtes 12 nicht abblättert, was zur Folge haben könnte, dass der Draht selbst nicht benetzt v.-ird. An der linken Yi'and des Überzugsabteils 10 ist der Auslassformhalter 24 abnehmbar befestigt, der die Auslassform 28 aufnimmt. Diese Form oder dieses luundstück sollte ebenfalls aus einem Material bestehen, welches durch das Überzugsmetall nicht benetzt wird. In der bevorzugten Form der Erfindung besteh/ die Formte und 28 feei aus einem feuerfesten Material, wie z.B. stabilisierten Zirkonsilicat.

Y.^:ie aus der Zeichnung deutlich hervorgeht, hat die Form 28 in aer Vertiefung des Formhalters 24 ein beträchtliches Spiel. Durch diese Bauart kann die Forr.i 23 in Bezug auf das überzugsabteil 1ü "schwimmen", wenn der Dr&Lt oder strang· 12 durchtritt. Diese schwimmende !.lundstv.ckanordnung ermöglicht es, einen gleichmässigen überzug ruf de::i Draht sicherzustellen, trotz einer schraubenförmigen Belegung, die durch das Abspulen hervorgerufen wird, was so cu ve stellen ist, dass das geschmolzene Metall, welches durch den iitrj ng ^2 in die vergrösserte Einlassöffnung des Hund Stücks tiö gezoger, -irä, eine ausreichende Kraft ausübt, um einen gleich-

massigen 909830/1101

BAD

massigen radialen Abstand zwischen dem Strang und dem Mundstück aufrechtzuerhalten«, -Eine entsprechende schwimmende Mundstückanordnung wird in der USA-Patentschrift 3 0,60 889 gezeigt»

Infolge dieser Anordnung gelangt der zu überziehende Strang von der letzten Stufe der Überzugsvorbereitulfe behandlung durch das Überzugsabteil ohne tiberlPuhrungsscheiben oder -rollen irgendeiner Art zu laufen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Oberfläche des Strangs gleichmässig vorbereitet ist und ein ebener Überzug gebildet wird.

In Pig. 1 werden zwei Überzugsabteile 10 und 10a gezeigt, die zur Aufnahme von geschmolzenem Metall aus einer gemeinsamen Quelle eingerichtet sind, die einen Versorgungsbehälter 34, einen Schmelzvorratsbehälter 36 und ein Versorgungsrohr 38 aufweist. Geschmolzenes Metall im Versorgungsbehälter gelangt durch die öffnung 42 in den Pumpenkörper 40 und steigt ungefähr bis zu dem Niveau, welches durch die Linie 44 angedeutet ist. In Schwingungen versetztes Gas, vorzugsweise Stickstoff, wird der Pumpe 40 durch die leitung 46 zugeführt und dient dazu, einen Nachs.chub von geschmolzenem Metall durch das Pumpenbeschickungsrohr 48 in den Schmelzvorratsbehälter 36 zu zwingen, der ungefähr bis zu der Höhe gefüllt wird, die durch linie 50 angedeutet ist. .

Aus

909830/1101 mo ohqwal.

Aus dem Schmelzvorratsbehälter 36 gelangt das Metall in das Versorgungsrohr 38 über das Pumpenabzugsrohr 52 _o Jedes der Überzugsabteile 10 und 10a weist ein Schnorehelrohr 54 (vergl. Jig. 2) auf, dessen Ende mit dem Inneren des Versorgungsrohres 38 in Verbindung steht. Auf diese Weise ist der Spiegel des geschmolzenen Metalls in den Überzugsabteilen 10 und 10a genau auf gleiche Höhe mit dem Spiegel im Schmelzvorratsbehälter 36.

T/enn ein kontinuierlicher Betrieb einer Überzugsbahn beabsichtigt ist, wird geschmolzenes Metall aus einer geeigneten Quelle durch die Schwerkraft dem ochmelzvorratsbehälter 36 zugeführt und gelangt von dort in der oben beschriebenen Weise in die u'berzugsabteile 10 und 10a. Die Pumpe wird nur intermittierend benutzt, um geschmolzenes Lie tall, welches in den Versorgungsbehälter 34 entwichen ist, in den Schmelzvorratsbehälter zurückzubefordern.

Vorzugsweise wird in den Überzugsabteilen der Spiegel des geschmolzenen Metalles ganz geringfügig über der oberen Grenze des durchlaufenden Stranges gehalten, so dass der hydrostatische Druck ziemlich niedrig gehalten v/ird. Hierdurch wird ein übermässiges Ausschleppen von Schmelze mit dem austretenden Draht eingeschränkt. Au .s er dem v/ird, dadurch, dass der Draht unter der Oberfläche des geschmolzenen Metalles durchläuft, die Aufnahme der oberflächlichen Oxydschipht durch den sich bewegenden Strang sehr stark vermindert. In manchen Fällen kann

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erwünscht sein, einen Ring aus einem mit dem Überzugsmetall in dem Abteil benetzbaren Material um die Innenseite des Überzugsabteils beim normalen Spiegel des geschmolzenen Metalles anzuordnen» Dieser verhindert, dass die Cxydschicht mit dem Strang ausgeschleppt wird.

Es s.oll hier darauf hingev/iesen werden, dass nach den Lehren der deutschen Patentschrift . ... ... (bereits erwähnte Batentanmeldung der gleichen Anmelderin unter der Überschrift "Verfahren zur Herstellung von Hetallsträngen") der zu überziehende Draht in das geschmolzene Bad mit einer Temperatur eintritt, die unter der Überzugstemperatur (finishing temperature) des jeweiligen Überzugsmetalls liegt. Um ein Erstarren des Bades durch den verhältnismässig kalten eintretenden Draht zu verhindern, sollte der geschmolzene Me tall vorrat ständig erhitzt v/erden und das Überzugsabteil kann mit einer Abdeckung 56 versehen v/erden, um den Wärmeverlust an die Atmosphäre zu verringern. Erhitzungsmittel für das Bad können als Teil dieser Abdeckung 56 vorgesehen werden.

Bei manchen Anwendungsarten (beispielsweise bei hohen Badtemperaturen, wo eine Wärme zirkulation des Stranges nicht irri tisch ist) reicht die Verwendung einer isolierenden Abdeckung 56 zusammen mit einem Kreislauf des Überzugsmetails aus den Schmelzvorratsbehälter 36 durch die Überflussöffnung· 57 in seiner Vorderwand in den Versorgungsbelaälter 34 und zurück in den Schmelzvorratsbehälter durch die Pumpe 40 aus, van eine zufriedenstellende Badtemperatur beizubehalten»

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Nach deia Verlassen des Aus las smund Stückes 28 gelangt der Draht 12 in die Gaszurichtungskamner, die zwischen den Pass element en 5b und 6C gebildet wird. Y/ie nan aus KLg. 3 erkennt, ist das Elenent 58 mit einem Durchlass 62 versehen, der mit einem nichtoxydierenden oder reduzierenden Gas nach der USA-Patentschrift c ^[j26 731 versorgt wird. Das Fertigstellungsgas strömt durch uie Öffnung 64 und 66 in die Fertig.?tellungskammer. LIan erkennt, dass dure^ diese Konstruktion alles ^ertigstellungsgas von unten gegen den überzogenen Strang prallkt. Ss wird angenommen, dass das Gas daher eine zusätzliche Funktion erfüllt, indem es den noch ge^chHolzenen Überzug in konzentrischer Stellung zum Draht 12 festhält, so dass ein gleicjraässig dicker Überzug erhalten wird c

Li.n erkennt tuch, dass die Fertigstellungsgase, die aus dein Durchlrsa 66 austreten, auf das AuslassiLundstück 28 gerichtet wind, :.r · dazu dient, den 1-Ieniskus des geschmolzenen Metalles au verengen und in de:, bpiel des L-ömustilcks 28 zu begrenzen. Die 3 ' ;e iec I.eiiislcus ausaiiuen Hit der Regelung der Oxydation des jet:c.,ncIrenen Aluminium Iir.t einen gleiclunässigen Fluss von i.berzu;s:.ietFll auf dem Ötrang, ohne Bildung von Oberflächenunrejelüiäseigkeiten zur Folge. Natürlich können gegebenenfalls im Nahmen der Erfindung euch weitere .Gasfertigstellungsströme vorl. en .erden«

ISs kö- neu zriilreiche Taiaerungen in den Einzelheiten der Erfindung verteilern:.!en werden, ohne vom Brfindungsgedanken abzuweichen iu::ä Jie Erfindung ist nicht auf die gezeigte AusfiÖV^rungsform

909830/1101 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

ss ta ss s S3 ss ssg SB s sz as ss sg as as ss 3t ss s ss a ss ss ss as as astg

1. Vorrichtung zum Überziehen von Strangmetall mit einem geschmolzenen Überzug, gekennzeichnet durch

a) ein Überzugsabteil, das zur Versorgung mit einem geschmolzenem Überzugsmaterial bis zu einem Normalspiegel eingerichtet ist und Einlass- und Auslassöffnungen für den waagerechten Durchtritt eines Stranges in gegenüberliegenden Wänden auf« weist, wobei diese öffnungen unter dem Normalspiegel angeordnet sind ,

b) ein Auslassmundstück mit einer verengten Formöffnung,

ö) Mittel, die das Auslassmundstück an dem Abteil mit der Auslassöffnung fluchtend schwimmend festhalten und

d) eine Gasfertigstellungsdüse, die dem Auslassmundstück dicht benachbart angeordnet ist und dazu bestimmt ist, mindestens einen Teil des durchtretenden Gases in das Auslassmundstück zu lenken.

2. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassmundstück aus einem Material besteht, welches durch das Überzugsmetall nicht benetzt wird.

3. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Einlassmundstück, welches an dem Überzugsabteil mit dessen Einlassöffnung fluchtend befestigt ist, wobei dieses Binlassmundstück aus einem Material besteht, welches vom Überzugsmetall nicht benetzt wird. ■ . „^

ι 4. uberzugsvorrichtung

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4. Überzugsvorrichtung nach. Anspruch 3» gekennzeichnet^durch Mittel zur Schaffung einer Schutzatmosphäre für den Strang bis zur Stelle seines Eintrittes in das Überzugsabteilo

5. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die G-asfertigstellungsdüse dazu eingerichtet ist, einen Teil des durchtretenden Gases gegen die Unterseite des stranges zu richten, so dass der noch geschmolzene metallüberzug mindestens während seiner beginnenden Abkühlung konzentrisch zum Strang gehalten wird»

6. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Ilittel zur Zufuhr von geschmolzenem Metall zum Überzugsabteil, einer Falle für geschmolzenes lie tall, die mit dem jünlassmundstück und mit den Iletallversorgungsmitteln in Verbindung steht, so dass geschmolzenes Metall, welches durch das EinlassmundstUck austritt, zu den Versorgungsmitteln zurückgebracht v,^rird.

7. Vorrichtung zum Überziehen von Metallsträngen mit geschmolzenen Überzugsmaterial, gekennzeichnet durch L.) Ittittel, die eine Versorgungsmenge von geschmolzenem Metall enthalten,

b) einen ßchmelzvorratsbehaiter,

c) Lüttel, um geschmolzenes Metall aus der Versorgungsmenge dem Sciiiueizvorratsbehälter zuzuführen,

d) einj^ri · Überzugsabteil, welches Einlass- und Auslassöffnungen

für den

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für den Durchtritt eines Stranges in waagerechter Sichtung in gegenüberliegenden Wänden aufweist und

e) Mittel, um das geschmolzene Metall aus dem Vorratsbehälter in das Überzugsabteil zu überführen und das Metall im Abteil
auf einem Normalspiegel zu halten, der über den Einlass- und
Auslassöffnungen im Abteil liegt·

8ο Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch llittel
zur Zufuhr von Wärme zum geschmolzenen Ileuall.

9. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch
ein Auslassmundstück, das mit der Auslassöffnung fluchtend am Abteil schwimmend befestigt ist»

10. Uberzugsvorrichtung nach Anspruch 9, .gekennzeichnet durch

düse die

eiru^eGasfertigstellungs-TramrtJuc, ÖßXS- nehe an das ^iLus 1 assmundstück angrenzend angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, mindestens einen Teil des durchtretenden Gases a,uf das Mxslassmundstück zu lenken.

11. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich-

die düse

net, dass dcacsc Gasfertigstellungsracxfcxk dazu eingerichtet ist, einen Teil des durchtretenden Gases auf die Unterseite des
Stranges zu lenken, so dass noch geschmolzenes Über zugsruet all mindestens während seiner anfänglichen Abkühlung konzentrisch zum Strang gehalten wird.

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