DE1521195A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen UEberziehen von Metallstaeben mit einem anderen Metall - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen UEberziehen von Metallstaeben mit einem anderen MetallInfo
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Description
A 87 318
Copcerweld Steel Company. Pittsburgh, Pennsylvania» V.St.A.
Verfahren und Vorrichtung gum kontinuierlichen
überziehen von Metallstäbon mit einepf, anderen Metall
Die Erfindung besieht eich auf dag Überziehen eines vorgeformten Metalletabee mit einem geechmolsenen Übereugs-■etall, um eine mit Metall Überzogene Bimetalletange
au erhalten, wobei der Soh»·lepunkt des Ketallkemee
höher al« der Schmelzpunkt des Ubersugeaetalle ist*
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, womit eine Ubersugeschicht aus tupfer
in geschmolzenem Zustand direkt auf einen und konsentriech
eu einem erhitsten, gereinigten Stahlkern aufgebracht
209815/0097
ßAD ORIGINAL
wird, um eine Stange oder einen Stab aus Stahl, der mit Kupfer überzogen ist, von handelsüblicher Qualität zu
erzeugen, dessen Hülle und Kern durch Diffusionsbindung miteinander fest verbunden sind. Der Ausdruck "Stange
oder Stab" soll einen Draht mit größerer Stärke einschließen. Die aufgeführten Metalle schließen deren Legierungen mit ein und das Htillmaterial kann eine bei
niedrigerer Temperatur als das Kernmetall schmelzende Legierung dieses Kernmetalle sein.
Es ist bekannt, mit Kupfer überzogene Stahlstangen herzustellen, indem runde Stahlbarren auf eine Temperatur
von etwa 1093°C (20000P) vorerhitzt und in mit Graphit ausgekleidete, erhitzte formen gebracht werden, in die
geschmolzenes Elektrolytkupfer hieraufgegossen wird.
Nach der Verfestigung des Kupfers wird jeder zusammengesetzte Barren aus der entsprechenden Form genommen., wiederum auf etwa 982 '0C (18000F) erhitzt und durch mehrere, aufeinanderfolgende Heißwalzschritte auegewalzt,
um einen zusammengesetzten Stab mit einem Kupferüberzug, der feet auf einem Stahlkern haftet, zu erhalten. Diese
Verfahrensmaßnahme 1st sehr aufwendig, die Betriebsweise wird absatzweise durchgeführt und die überzogenen Stangen
haben u.a. von Stange zu Stange verschiedene Eigenschaften. Ee ist relativ schwierig, einen gleichförmigen
209815/0097 bad original
Durchine88er und die Konzentrizität von Hülle und Kern
zu erhalten., Außerdem kann dae MaS der Diffusion dee
eiaenhaltigen Metalls in die Kupferhülle zu beiden Seiten der Grenzschicht relativ schlecht gesteuert werden. Durch die Härtung des Werkstücks beim Heißwalzen
können mit Erfolg nur einige wenige Stahlaorten verwendet werden. Dadurch sind die Möglichkeiten nachteiliger Einflüsse auf die Produktion der überzogenen
Stahletangen aehr groß und ea existieren deshalb praktische Grenzen hineichtlieh der Gröfce der Spulen von
überzogene« Stangenmaterial. Gewöhnlich wird ein solches zusammengesetztes Stab- oder Stangenmaterial kslt
durch übliche Ziehvorrichtungen gezogen, um einen Draht
gewünschter Größe zu erzeugen. Dieses Ziehen erfolgt oft durch den Käufer des überzogenen Haterials. Das überzogene, zusammengesetzte Stabmaterial und die daraus
durch Ziehen hergestellten Drahterzeugnisse werden ihrerseits gewöhnlich für elektrische und/oder mechanische
Waren aller Art verwendet, Diese elektrischen Waren werden normalerweise für einzelnev mehrteilige und in Strangfora verarbeitete elektrische Leiter, Erdleitungen und
andere elektrische Waren verwendet, einschließlich solober, auf die die Standardvorschrift für hartgezogenen
kupferüberzogenen Stahldraht laut A6TM-Bezeiohnung B 227-57
zutrifft. Infolge der festigkeit, der hohen elektrischen
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Leitfähigkeit und der Korrosionsbeständigkeit eind solche zusammengesetzten elektrischen Waren, die aus kup >
ferüberzogeneά Stahldrähten und -strängen bestehen, sehr
gefragt« Für mechanische Verwendungszwecke werden diese Produkte als Spanndrähte und Tragseile« Zaundrähte und
Drahtgitter für die Dammbefestigung, insbesondere aufgrund der Festigkeit,des Aussehens und/oder der Korrosionsbest&ndigkeit dieser Produkte gebraucht.
Die oben aufgeführten Schwierigkeiten und Nachteile werden durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen überwunden.
Bei der nachfolgend beschriebenen ausführungsform nach
dieser Erfindung erfolgt die Herstellung einer alt Kupfer Überzogenen Stahlkernstange beispielsweise kontinuierlich und die Überzogene Stange wird direkt in der gewünscht·» Größe hergestellt. Bio Vorrichtung nach dieser
Erfindung wird Torzugsweise längs einer horizontalen Linie angeordnet, obgleich sich die Hüllmetallschicht
im Augenblick des Kontaktes mit dem sich in horizontaler Richtung vorschiebenden vorgeformten Metallkern in geschmolzenem Zustand befindet. Das Verfahren und die Vorriohtung nach dieser Erfindung ermöglichen, dafl das
umhüllte Stangenprodukt schneller und mit einem kleineren Kostenaufwand als duroh bekannt· Maßnahmen hergestellt werden kann, wobei eine bessere Steuerung der
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Tiefe der Diffuaionabindungsschicht zwischen der Hüllschicht und dem Kern möglich iat, wenn das bimetallische
Produkt für die Leitung des elektrischen Stromes verwendet werden soll. Weiter wird jede Notwendigkeit der Reduktion der Stärke des Produktes oder eines anderen WaIzverfsArens
vermieden-. Die Schwierigkeiten, eine genaue konzentrische Anordnung von Hülle und Kern zu erhalten,
die bei der bisherigen Walztechnik auftraten, werden beseitigt. Spulen von irgendeiner Größe können mit dem er»
findungsgemäßen Produkt hergestellt werden. Irgendein Bindemittel zwischen Kern und Hülle ist trotz der extrem
kurzen Zeit für die Bildung der Hüllöchicht nicht erforderliche
Ein weiter Bereich von Metallen kann verwendet werden. Das überzogene Stangenprodukt nach dieser Erfindung
hat eine feste Hüllschicht» die längs der gesamten Zwischenschicht zwischen Hülle und Kern an den Kern gebunden
ist und die Hüllschicht selbst ist koherent, konzentrisch zu dem Kern angeordnet und wird ohn· ?tin*
lunker, Einschlüsse oder Gasblasen von ins Gewicht fallendem
oder schädlichen Ausmaß verfestigt„ Darüber hinaus
wird mit einem praktischen Anwendungsbeispiel dieser Erfindung ein überzogenes Stangenprodukt in gebrauchsfertiger
Form erzeugt, das die fertige OrUBe hat, oder das,
wenn gewünscht, einem weiteren Kaltziehverfahren unterworfen werden kann, wenn eine weitere Reduzierung der
20981B/0097
BAD
Größe bzw* Stärke erforderlich sein sollte. Bei einer
weiteren Auaführungsferci nach dieser Erfindung ist es
möglich» ein überzogenes Stangenprodukt mit einem bestimmten
Eurchmesser zu erzeugen? wobai die Korngröße
variiert und das Material entweder der Hüllschicht oder des Kerns leicht verändert werden kann. Verschiedene
Stärker des umhüllten stabförnigen Produktes können
durch einfache Änderungen des Syateao erhalten werden
3in crfi.nöung3geraäßc3 Verfahren zum kontinuierlichen
Überziehen eines vorgeformten Metallkernes in Form eines Stabs cder einer Stange mit einem Hüllaetall in geschmol
zenem Zustand, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als
der Kern hat, besteht darin, daß eine vollständig gerade und gereinigte Kernstange genau zentriert längs einer
geraden Linie vorgeschoben wird, daß diese Kernstange durch eine Heizeone geführt und auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Hüllmetalles erhitzt wird,
die eine Bindung des geschmolzenen Hüllmetalles mit dem
Kern und die Bildung einer konzentrischen erstarrten Metallschicht aus dem geschmolzenen Metall um diesen
Kern ermöglichtv daß die erhitzte Kernetange direkt in
ein Bad aus geschmolzenem Hüllmetall während dee Bruchteils
einer Sekunde geführt wird» daß Gas und Verunreinigungen von diesem Bad abgehalten werden, daß eine
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Schicht aus Hüllmetall konzentrisch, um und auf diesen
Kern"aufgefroren" wird, während dieser in das Bad eintaucht, und daß der Kern mit der aufgefrorenen Hüllschinht
durch eine erhitzte Matrize geführt wird» um das plastische Äußere der erstarrenden Hüllschicht zu
glätten, se daß ein überzogener Stab oder eine überzogene Stange mit vorbestimmten AuSendurohmesBer erzeugt
wird, deren Kern ganz von einer verfeotigten Hüllmetall" schicht bestimmter Stärke umgeben ist.
Eine erfindungegem&Se Verrichtung «um kontinuierlichen
Überziehen einer vorgeformten Kernstange jlv.s Metall mit
einem zunächst in geschmolzenem Zustand vorliegenden
HüllmetEll» das einen niedrigeren Schmelzpunkt ale der
Kern hat» weist folgende Einriebtungen auf: Eine Heizeinrichtung mit einer axialen Öffnung, die geeignet ist,
um einen genau geraden Kern, der eich längs einer Linie bewogt, aufzunehmen, einen Ofen mit einer Führung am
Eintritt,, die Abu Kern, wenn dieser in den Ofen eintritt,
eng umgibt, und alt einer Ziehmatrize-, die den In dem
Ofen unhüllten Stab eng umgibtv wenn dieser der Ofen verlaßt-, wobei dae innere Ende dieeer Matrize in dae Innere
des Ofene eine vorbestimmte Strecke auf die Eintrittafüh~
rung eu, von der sie jedoch einen Abstand einhält* vor~
steht und wobei das Innere des Ofens geschmolzenes Hüll-
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material aufnehmen unä bis zu einem Niveau Über der Eingangeführung und der Matrize zu jeder Zeit halten kann,
eo daß dae Material den Kern umgibt und ein umhüllter
Stab oder eine umhüllte Stange erzeugt wird, Einrichtung gen, um die Eintritteführung in den Ofen und die Matrize
genau mit der Vorschubalinie der Stange und dieser Stange eelbet zu fluchten, eine Ziehvorrichtung, die auf die
Matrire in Fließrichtung der Stange folgt, um den u»~
hüllten Kern zu ziehen, und Einrichtungen, um die umhüllte Stange weitereubehandeln, wenn sie sioh länge der
Führungslinie bewegt.
Anhand der Figuren wird Die Erfindung beispielsweise
näher erläutert.
Figur 1 zeigt im Aufriß und teilweise perspektivisch eine·Aueführungeform einer Vorrichtung zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrene.
Figur 2 zeigt im Aufriß und etwae vergrößert den Mittelteil der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung.
Figur 3 zeigt einen Vertikalechnitt durch einen Ofen und
die damit verbundenen Teile zum Durchführen des erfindungegemftßen Verfahrene.
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Figur 4 sseigt eine Schniti;an3ichi; längs der Linie IV-IV
in Figur 3* wobei noch genauer die Eintrittsführung und
die Matrize aowie deren Befestigungen in dem Hüllofen dargestellt sind..
Pigur 5 zeigt einen vergrößerten Vertikalaohnitt durch
eine Induktionsheizung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Figur 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Figur 5 χ
Figur 7 zeigt einen Schnitt längs der Linie VII-VII in
Figur 5.
Figur θ zeigt einen Aufriß des unteren Teils dee Hüll»
ofens und des oberen Teils der Stutzplatte mit den Justier- und Anzeigeeinrichtungen.
Figur 9 zeigt eine Draufsicht auf die in Figur β dargestellte Stütz- oder Tragplatte ν wobei der Ofen entfernt
ist.
Figur 10 zeigt eine Endansioht und einen Schnitt lunge
der Linie X-X in Figur 9.
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IO -
Figur 11 zeigt einen Querschnitt längs der Linie XI-XI in Figur 9'
Figur 12 zeigt in einer Teilansioht ein Paar von Ziehrollen „ die einen umhüllten Stab odar eine umhüllte
Stange umgreifen- wobei diese Ansicht in Richtung längs der Linie XII-XII in Figur 2 2u sehen ist.
Figur 13 zeigt eine Draufsicht auf die Ziehvorrichtung mit diesen horizontalen Ziehrollen und
Figur 14 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Hüllvorrichtung,
die für einen überzogenen Stab oder eine überzogene Stange, die mit einer Vorrichtung nach Figur
hergestellt wurdee verwendbar ist.
In den Figuren 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäSen Vorrichtung dargestellt, mit der ein
bimetallischer umhüllter Stab oder eine umhüllte Stange
aus einem vorgeformten Metallkern mit ganz bestimmtem Durchmesser und einem höheren Schmelzpunkt als das Hüllmetall,
und einer konzentrischen Hüllschioht hergestellt werden kann v die sich zunächst in geschmolzenem Zustand
befindet, aus einem Metall mit niedrigeren Schmelzpunkt
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als das Kernsietall besteht, in geschmolzenem Zustand aufgebracht
wird und unter Eildung einer Diffusionsbindung
zwischen Hüllschicht und Kern eich in einer vorbestimmten Stärke verfestigt.
Die dargestellte Verrichtung hat einen Vorbereitungsabeohnitt
mit einer Anzahl von Einrichtungen, die längs einer im allgemeinen horizontalen Führungelinie 10 angeordnet
3ind. Der Vorbereitung3Sto?chnitv weist ein Paar
von Ständern 11 auf» einen auf jeder Seite der Führungslinie, von denen die Spulen aus dem Kornstangenmaterial
12 abrollen. Ein elektrisches Schweißgerät 15 ist nahe
dieser Ständer in dem P&um zwischen denselben so angeordnet, daß, wenn die letzte Windung der Spule auf einem
Ständer 11 abrollt, die erste Windung auf dem Arm 14 des
anderen Ständers an diese letzte Windung angeschweißt werden kann, wodurch ein kontinuierlicher Fluß des Kernstabs
oder der Kernstange gewährleistet ist- Nach dem Verschweißen wird die die Schweißstelle umgebende Schweißnaht
abgeschliffen oder auf andere Weise geglättet und dafür Sorge getragen, daß der Durchmesser des Kerns an
dieser Stelle nicht durch das Schleifen oder Trimmen reduziert wird. Vorzugsweise sind die Kernstangenspulen
heißgewalzte Stangen, wenn sie aus Stahl bestehen« die durch eine runde Matrire geführt wurden, bevor sie auf
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den entsprechenden Arm 14 aufgebracht werden, um einen tatsächlichen runden Querschnitt eu haben» wenn Dich das
Material länge der Führungslinie in Richtung des Pfeile 15 vorschiebt.
Der Vorbereitungeabschnitt kann einen Schalter 16 haben, der die Vorrichtung wenigstens teilweise abschaltet«
wenn das Material knickt oder sich verwickelt und nicht von einer Vorrichtung 17» die es geraderichtet, verarbeitet werden kann« Der Wächter, durch den das Material
fließt, 1st der aufrechte verschiebHohe Arm des Schalters 16β Die Vorrichtung oder Einrichtung 17 cum Geraderichten oder Ausrichten des Materials hat ein Paar Kl·«*'
rollen 18, um den Kern kontinuierlich von dta Abrollständer 11 abzurollen und diesen durch die ÄOllenreih·
19 zu fuhren, die Rollen aufweist» welche in Ebenen angeordnet sind, die sich In Winkeln von 45 und 135° läng·
der TUhrungslinle 10 schneiden. Von der Auerichtungeeinrichtung 17 wird die Kernetange durch ein Sandstrahlgebläse 20 und von diesem um eine Leitrolle 21surüok In
einem unteren Lauf 22 und um eine v/eitere Leitrolle 23 geführt, bevor die Stange erneut durch das Sandstrahlgebläse 20 läuft, wenn mehrere Durchgänge des Kernmaterials
durch das Sandstrahlgebläse 20 erwünscht sind, um dl· gewünschte Reinigung zu bewirken. Vorzugsweise läuft das
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Kernmaterial wenigstens zweimal durch den oberen Lauf
in dem Sandstrahlgebläse ?O, bevor es längs der ein«einen Pührungslinien 10 zu einem Ständer 25 mit motorgetriebenen Klemmrollen weiterläuft ν Diese Klemmrollen werden zur Inbetriebnahme der Vorrichtung benutzt und sind
während des normalen kontinuierlichen Betriebs inaktiv*
Wenn mehr als ein Durchgang des Kernmaterials 12 In dem oberen Lauf 24 erfolgt, ist die Piihrungslinie 10 nach
dem Gebläse 20 seitlich um einen entsprechenden Betrag gegenüber der Führungslinie 10 vor diesem Gebläse versetzt.
Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung hat einen Mittelabechnittv der unmittelbar auf den Anfangs- oder
Vorbereitungsabeohnltt folgt und durch den die Jührungslinle 10 läuft. Dieser Hittelabaobnltt weist eine sweite
Auerichtungeeinrichtung 26 auf, so daß das gereinigte Kernmaterial» welches diese Ausrichtungevorrichtung verläßt, genau gerade ist und innerhalb einer Tolerane von
0,12 mm (0,005 inch) längs der gerade theoretischen ?üb>·
rungslinie verläuft. Die sioh bewegende Stange ist wenigetens in dom Hittelabschnitt der Vorrichtung νorBug·-
weise waagrecht sowie exakt gerade. Dleee genaue Oerade
richtung kann durch die Verwendung von Eintritterollen
27 in ein Gehäuse auf einem Ständer 28 mit vertikalen
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Rillen gefördert werden, wobei die Rillen im allgemeinen
V-förmig sind und die Rollen einen kleinen Abstand von der Kernstange haben, wenn sie in Tätigkeit sind» so dafl
ein Linieneingriff zwischen jeder Rolle und der gereinigten Kernstange erfolgt. Sie obere Rolle wird mit einer
Feder nach la. ten gegen die gereinigte Stange gepreßt, wohingegen die untere Rolle in genau auegerichteter Stellung feet angeordnet ist. Eine außerordentlich große
Sorgfalt wird von dem Augenblick an angewandt, von dem der gereinigte Kern das Sandstrahlgebläse 20 verläßt, um
su verhindern, daß irgendein Schmiermittel, öl oder
Schmutz mit der Oberfläche des gereinigten Kernmaterials in Berührung komnrt, obgleich keine Haube oder Schute»
atmosphäre (mit Ausnahme in der Heizeinrichtung 29) für den sich längs der Führungelinie 10 vorschiebenden Stahlkern erforderlich ist»
Eine Induktionsheizung 29 und ein Umhüllungsofen oder
Hüllofen 30 sind die nächsten Stationen in dem Mittelabschnitt, durch die sich der gereinigte Kern längs der
iührungelinie 10 vorschiebt. lter gereinigte Kern wird,
in der Heizeinrichtung 29 erhitzt und in dem Ofen 30 umhüllt. Das umhüllte Produkt hat eine konzentrische
feste koherente Hüllschicht, die durch Diffusion mit dem gereinigten Kern verbunden ist. Das umhüllte Produkt
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AS
verläßt den Ofen durch eine Matriee 31 und fließt in
Riohtung 32 längs der Führungelinie 10 weiter.
Der Hüllofen mit den zu ihm gehörigen Einrichtungen
let auf einem einstellbaren Tisch oder einer einstellbaren Platte 33 befestigtr die wiederum von einem Ständer 34 getragen wird. Ein Kasten 35 ißt am austrittseeitigen Ende der Matrize 31 angeordnet und weist einen
Ablauf 36 auf-, der über einem Behälter 37 aus feuerfestem Material endigt.. Der Behälter 37 befindet sich
auf Rädern 38, Diece Abrugaeinrichtung dient„ um eventuell durch die Matrize 31 während einer Vorbereitungsoder Abschaltphase oder bei nicht richtiger Betriebsweise austretendes, geschmolzenes Hüllmaterial aufzufangen, Der die Matrize 31 verlassende umhüllte Stab 44
ist la Falle eines mit Kupfer umhüllten Stahlkernes annähernd bis zu 982 0C (18000F) heiß, wenn er die Matrize 31 verläßt. Stromabwärts von dieser Matrize befindet sich eine vertikale Wagenführung 39 in einem Gehäuse
mit gerillten Waisen, die auf der Seite ausgespart sind und Konturen habans welche denen gleichen, die in Figur
12 dargestellt sind, mit Ausnahmer daß die Waisenebene
in der Einrichtung 39 vertikal verläuft. Weiter ist die Wagenführung 39 (und die Walzenführung 27) in vertikaler Richtung durch Verschwenken und in Querrichtung durch
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Stellschrauben 40 verstellbar, die außerhalb und an Jeder Seite des Fübrungsgehäuses angeordnet sind. Jede
Stellachraube 40 greift in eine Gewindebohrung in einem
Halter 4t ein, der fest auf einem Ständer 42 angeordnet 1st, auf den das Gehäuse der Führung 39 aufgeschraubt
ieto
Eine Ziehvorrichtung 43 ist ebenfalle auf dem Ständer
angeordnet und weist ein Paar von horizontalen Rollen 45 auf, die die relativ heiße umhüllte Stange 44? wie
in Figur 13 dargestellt let? greifen, Diese Hoiizontalrollen 45 sind von einem Motor 46 über ein Getriebe 47
angetrieben, dessen Abtriebewelle die Rollen 45 so antreibt, daß eine vorbestimmie und konstante Ziehkraft
auf die umhüllte Stange 44 ausgeübt wird, und zwischen der Auerichtungeeinrichtung 26 und der Ziehvorrichtung
die Achse des Kerns genau mit der theoretischen Tührungslinie 10 innerhalb sehr kleiner Toleranzen, die bisher
nicht erreichbar schienen, übereinstimmt. Die Zieleinrichtung 43 dient ebenfalls als horizontale Bollenführung
und die Abstände zwischen der Matrize 31 und den Führungen 39 und 43 sind 3ο bemessen· daß der Eingriff der RoX*
len dieser Führungen mit der relativ beißen überzogenen
lern·tang· 44 keine wesentliche Änderung der Koneentrizitttt der Hüllechioht relativ «u dem Kern oder kein·
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nachteilige Markierung auf der Hüllschicht zur Folge
hat. Auch erfolgt durch den Eingriff keine Deformation des Kernes selbst wenn die erfindungsgemäßen Maßnahmen
richtig angewandt werden.
Ein nach dem Mittelteil folgender Abschnitt der Vorrichtung
ist ebenfalls in Figur 1 dargestellte Dieser Abschnitt kann Kühleinrichtungen 48 und 49 haben* um
spezielle metallurgische Eigenschaften und/oder eine Abkühlung der umhüllten Stange zu erhalten« Bei der
dargestellten Vorrichtung folgt sswar unmittelbar auf die Zieheinrichtung 43 eine Abschreck- oder Kühleinrichtung oder Abschreck- oder Kühleinrichtungen» diese Einrichtungen können jedoch irgendwo der Zieheinrichtung
nachgeschaltet sein und sie können auch mit einer anderen Nachbehandlungseinrichtung* wie z.B. einem Glühbehandlungsofen
oder einer anderen Metall bearbeitenden Einrichtung gekoppelt sein. Auch können andere Einrichtungen
Verwendung finden« die nach den erfindungsgemäflen
Maßnahmen zur Herstellung eines mit Metall überzogenen Stabmaterials angewandt werden. Nach dem Beschichtungsabschnitt
oder Mittelabsohnitt kann irgendwo nach der
Ziehvorrichtung 43 die überzogene Stange 44 schlaff gespannt
werden. Ein solches schlaffee Spannen erfolgt in
einer nach unten konvexen Biegung, vorzugsweise in Fora
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einer Katarina oder Kettenlinie, 30 daß In der Überzogenen Stange oder dem überzogenen Stab 44 zwischen
der Vorrichtung 43 und einem Halter minimale Zugspannungen auftreten. Der Halter kann beispielsweise eine
Lettrolle 52 8ein, die sich vor einer A'.ifepuleinrichtung
? 3 befindet und die form eines Drahtwalee haben kanr,
Ein solcher minimaler Zug kann innerhalb gewünschter
Grenzen alt einem Schalter 50 gesteuert werden» der einen
Arm 51 hat» weloher auf der durchhaltenden Stange auf»
liegt. Wenn gewünscht* kann eine Stützrolle am Eintritteende der Katarina vorgeaahen sein, die auf eine Kühleinrichtung/ beispielsweise folgt, so daß die Führungslinie 10 zwischen der Ausrichtevorrichtung 26 und der
Zieheinrichtung 43 genau gerade» zwischen der Ausrichtevorrichtung 17 und der Ausrichtevorrichtung 26 relativ
gerade und zwischen der Ziehvorrichtung 43 und der Stütze zu Beginn des kettenlinienförmigon Durchhangs»
die auf dl· Kühleinrichtung 49 folgt, ebenfalls relativ gerade let. Tatsächlich muß nur der Teil der Pübrungelinie 10 genau gerade sein, gleichgültig ob waagrecht
oder schräg, der sieb zwischen der Auarichtungaeinrichtung 26 und der Ziehvorrichtung 45 befindet und insbesondere
der Teil zu beiden Selten des Ofens 30 und der mit diesem verbundenen Teile 29 und 31.
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T521195
Der Mittelabschnitt der dargestellten erflndungageitääeii
Vorrichtung muß genau ausgefluchtet sein« so daß die Führungellnie in diesem Veil absolut gerade und vor«
sugswelse genau waagrecht 1st. In anderen Teilen der gesamten Vorrichtung kann die Pührungslinie. ihre Biohtung
ändern« Sarüberhinaus muß die Führungslinie in dem Hittelabschnitt genau mit der Achse der Kernetange übereinstimmen, um eü bewirken, deß die Hülle tatsächlich
konzentrisch zu dem Kern orientiert ist, wie es «.Zt.
für überzogene Stangen und Drähte und den daraus hergestellten elektrischen und mechanischen Produkten rom
Handel gefordert wird. Außerdem müssen bei der fluchtung in dem Mittelabschnitt noch die Stellen der verschiedenen Einrichtungen vor und nach dem Brennofen in
besug auf die Ausdehnung und die Surohnesseränderung
des Kernes, des Hüllmetalls und des überzogenen Stabes
bei den gewählten Betriebstemperaturen berücksichtigt werden, da sich die Temperaturen längs der führungslinle
ändern» Die Berücksichtigung dieser Tatsache ist ein
wesentliches Merkmal dieser Erfindung- Aus dieses Grund kann unter anderem das Zentrum des Spaltes zwischen den
Hollen 45 als Marke für die Höhe über einem bestirnten
Niveau und die seitliche Stellung im Baum der Achse des genau geraden Teils der TOhrungslinie 10 rerwendet werden. Ein solcher Wert etort die Motordrehzahlregelung
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~ 20
nicht, die mit den Rollen 45 gekoppelt ist, welche über
die entsprechenden Wellen 54 angetrieben werden, die mit Stirnrädern 55 verkeilt eircu von denen das fest
aufgesetzte seinerseits durch die Welle 56 des Getriebes 47 angetrieben wird»
Wie aus den figuren 12 und 13 zu ersehen ist, befindet
sich die feste Welle 54 rechts und das Gehäuse 55a der
Ziehvorrichtung 43 ist auf den Ständer 42 aufgeschraubt* Die linke Welle 54, die mit der Rolle 45 verkeilt ist,
ist in Querrichtung gegen den Druck einer Feder 58 ver*
schieblich, deren Druck durch die entsprechende Einstellung einer Schraube 59 verstellbar ist. Die Rillen 60
der Rollen 45 sind poliert und wenn sich der überzogene
Stab oder die überzogene Stange 44 zwi&chen den Rollen befindet, werden diese aueeinandergeschoben, so daß ein
Spalt 61 entsteht» um einen rutschfreien Zug durch diese Rollen zu gewährleisten, wenn sie in Richtungen der Pfeile
62 und 63 angetrieben werden, Die Nuten sind nahe dem Spalt auf jeder Seite etwas ausgenommen. Um die Hüten
oder Rillen 60 frei von jeder Verunreinigung zu halten» die sich in den Rillen ansammeln wurden, sind im wesentlichen
keinen Verschleiß ausübende Schaber 64 mit kreisförmigem
Querschnitt vorgesehen, die tangential zu diesen Rillen geführt werden>
Der Eingriff dieser Schaber
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mit den Rillen wird durch Zugfedern 65 bewerkstelligt, die mit einem Ende an dem Gehäuse der Vorrichtung 43
befestigt sind und mit ihrem anderen Ende die Schaber 64 umgreifen. Die Naben am Ende der Schaber eind bei
66 drehbar an das Gehäuse angelenkt. Die Konstruktion der vertikalen Rollenführung 39 (und der Führung 27)
ist im wesentlichen dieselbe wie die der Ziehvorrichtung 43 mit Ausnahme, daß keine der Rollen 67 der Führung
39 angetrieben wird. Die untere Rolle 67 ist feet angeordnet und die obere Rolle wird wi© in der Vorrichtung
43 durch eine Feder gegen die untere Rolle zu gedrückt. Uo die Führung 39 mit der Hut der unteren Rolle 67 genau entsprechend dem Wert,der durch die rechte Rolle
45 in den Figuren 12 und 13 festgesetzt ist9 einzustellen wird das Gehaust der Führung 39 auf dem Ständer 42
in die richtige Höhe eingestellt und die seitliche Justierung erfolgt durch Schrauben 40 an jeder Seite des
Gehäuses 39» mit denen die erforderliche Querverschiebung für eine solche Fluohtung erfolgen kann, wonach das Gehäuse
der Führung 39 fest auf den Ständer 42 aufgeschraubt wird. Die befestigte Einrichtung in der Vorrichtung
nach dieser Erfindung« die als Beispiel beschrieben wird, let ihrerseits mit dem Boden der Anlage, auf dem
die Vorrichtung erriohtet ist, fest verbunden. Wenn gewünscht, kann die untere Rolle 67 ebenfalls angetrieben
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werden oder die Einrichtungen 59 und 43 können als
nicht angetriebene Führungsei ^richtungen arbeiten, wobei die drebrioraentfcngestfuerte Zugeinrichtung in der
Vorrichtung darauf folgen würde.
Die wichtigste Einrichtung ist der Ofen 301 in dem die
Hüllscbicht auf do.-i Kern aufgebracht wird und die mit
diesem Ofen gekoppelten Einrichtungen. Der O.fen 30 weist, wie dargestellt, untere, mittlere und obere Wände 68 aue
gießbarem, feuerfestem Material, wie z.B. Alundum, auf.
In den Wänden sind Induktionsheizspulen 69 eingebettet.
In jeder der übereinander gesetzten Wandabaohnitte hattf
die Spule C9<äie aus einem hohlen Kup-ferrohr besteht,
ein eigenes Einlaßende 70 und ein eigenes Auslaßende 71« um ein Kühlmittel, ζ B. Wasser, in Richtung der kleinen
eingezeichneten Pfeile durchzuleiten. Diese Einlaß- und Auslaßenden sind an Elektroden 72 angekoppelt, um diese
Enden mit dem Generator zu verbinden, der einen Wechselstrom fUr die InduktionsheiEung durch diese Spulen 69
erzeugt. Dadurch, daß jede Spule in jedem Wandabochnitt
getrennt mit dem Gewerater verbunden iat? Jcann eine Flexibilität
der Heizung erhalten werden- Eine Baais 73 aus
feuerfestem Material wird von der Platte oder dem Tisch 33 getragen. las Ganze wird mit einem Stahlrahmen 74 und
halbkreisförmigen Spangen Ί5 auaameengehalten, die mit
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ilen c'tehsttden Sollen dea Rahmens 74 an beiden Seiten
des üfena verbunden üind« I>ie BaeiD 73 weist ewei Abeugsüffnungen
76 auf, die »ormalerv:ei3e durch Graphitstopfen
77 geschlossen sind.
Bas Innere des Ofens 30 hat eine Graphltausfcleidung 78,
in den drei übereinanäer£-;eetzteia Y/imdab schnitt pn. Der
unterste Abschnitt hat einen Boden 79 und Abssugeöffnun-*
gsn 80j die mit den AbKuge&ffmmgsn 76 aich decken.
Graphithülsen 8"i kltiden die öffnungen 80 au» und sind
ein Teil des Bodens 79» Die Offnungen durch dieee Hülsen
sind normalerweise durch die oberen Teil· 82 der Stopfen 77 geschlossen. Die obere Spitze jedes Stopfens
bildet vorzugsweise einen Kegelstumpf. Die Auekleidung
78 bis 79 ruht auf festen Graphitringen 83f die «wischen
dem Boden 79 und der Baaid 73 um die öffnungen 80 angeordnet
sind. Der Raum zwischen den Auskleidungen 70 und der Innenseite der Wand 6Θ sowie der Basie 73 ist mit
gestampften isolierenden Kohlenstoffteilchen gefüllt.
Bas Gefüge der Graphitauekleiduug der Graphiteatrise 31
und der Eintrittsflihr\mg 93 aus Sra^hit sowie den ent~
sprechenden Graphitbuctuen 84 und 85 ist in derselben
Richtung orientiert, um Expaneionsspannungen zu vermeiöen,
die sonst auftreten würden, wenn der Ofen auf Betriebstemperatur
gebracht wird. Am oberen Ende des Ofen«
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30 ist ein Ring 66 aus feuerfestem Material um die obere Wand 63 angeordnet und die Auskleidung wird von einem
aufgesetzten Ringverschluß 07 au3 feuerfestem Material abgeschlossen. Eine Gießschale 88 aus Graphit mit einer
Gießöffnung 89 in Ihrem Boden sitzt auf einem Absatz in
dem obersten Abschnitt der Graphitauskleidung 78, Die
Schale oder Pfanne 88 wird von einem Deckel 90 geschlossen,
der ein Loch 91 hat, durch das ein nicht oxydierendes Schutzgas, wie z.B. Stickstoff, während des Betriebs
eingeleitet werden kann-, Die Wandabschnitte 78 der Auskleidung sind miteinander verbunden* so daß ein
Durchlecken von geschmolzenem Hüllmetallt das sich im
Inneren 92 des Ofens befindet, verhindert wird» Die Auskleidung 78 biß 79» die Eintrittsftihrung 93 und deren
Büchse 85, die Matrize 31 und deren Büchse 84, sowie die Gießpfanne 88 sind aus Graphit hergeateHt, dp. dieser temperaturfest ist und da ein Hüllmetall, wie z.B*
Kupfer, den Graphit nicht benetzt, im allgemeinen nicht an Graphit haftet und der Graphit das Hüllmetall in
keiner Weise verunreinigt, Pur andere Hüllmetalle, die
für das erfindungsgemäße Verfahren und in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden können, können
andere geeignete Materialien für die Auskleidung angewandt werden und es kann auch ein anderes geeignetes Material für diese Auskleidung benützt werden, wenn
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geschmolzenes Kupfer als Hüllmaterial dient.
Einander· diametral gegenüber angeordnete konische öffnungen
in den untersten Abschält ί der Auskleidung 7β
nehmen Büchsen 84 und 05 auf„ Die inneren Teile dieser
Büchsen sind nach innen konisch ausgebildet und passen eng in die entsprechenden Öffnungen in dem untersten
Auskleidungsabscbnitt hinein» Die äußeren Teile dieser
Büchsen sind außen und innen mit einem Gewinde versehen» wobei die äußeren Gewinde mit entsprechenden Gewinden
94 der öffnungen der Graphitauakleidung in Eingriff kommen- Die Büchse 85 hat eins Zentralbohrung9 deren inneres
Ende konisch und deren äußeres Ende zylindrisch sowie mit einem Gewinde versehen ist, in das die Eintritteführung
93 genau hineinpaßt. Die Eintrittsführung 93 hat eine zur Tührungelinie zentrierte Bohrung 95- Die Bohrung
95 ist bei 96 etwas größer aufgebohrt, um eine Einsatz«.
hülle 97 aufzunehmen, die au3 Alunduui hergestellt sein
kann und auf ihren Innen- und Außenselten poliert ist.
Alternativ kann die Hülse aus einem Carbid bestehen, das in gleicher Weise hoch poliert ist, Vorzugsweise ist der
Innendurchmesser der Bohrung 95 und/oder des Einsatzes 97 so bemessen, daß der gerade Kornstab 12 eng umgeben
wird und, wenn er durch die Bohrung geführt wird, verhindert wird, daß geschmolzenes Hüllmetall durch die Ein-
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trittso'ffuung 93 während des Betriebe- nach außen fließt,
Der Eirsata 97 wirrt mit einer Hingcutter 98 an Ort und
Stelle gehalten» dis in eine entsprechende» mit einem
Gewinde versehene Aussparung in der Innenfläche der
Führung 93 eingeschraubt lot» Eas äußere Ende der Führung 93 hat eine Gegenbohrung 99 für ein fingfönniges
Paßteil 100. Daa innere finde des Paßteils 100 i3t mit drei eich in radialer und axialer Richtung erstreckenden
Füßen 100 versehen, üb d«3 innere Ende iea Paßtails von
dem inneren 2nd«? 102 der Gegenbohrung 99 in einem Abstand
zu halten. Eine sich in Längsrichtung eratreckande gebohrte öffnung 103 nimaat uaa Ende eines (juarzrohres 104
auf, wobei eine Hälfte der Bohrung 103 sich in den faßteil 100 und die andere Hälfte in der Führung 93 befindet. Ein Quarzrchr 105t das größer ale der umhüllte
Kern 12 ist, sitrt mit seinem Inneren Ende in einer
Gegenbohrung rund um die Innenseite der Zentralbohrung durch das Paßteil 100= Das Quarzrohr ist ein Teil des
Heizelemente 29 und wird von einer hohlen rohrförmigen Induktionsspule 106 umgeben, deren Enden 107 und 108
die Einlaß» und Ausladenden für Wasser odar ein anderes
Kühlmittel, das durch die Spule fließt, sind. Außerdem sind die Elektroden eines Wechsslstrcmgeneratora mit
den Einlaß- und Auslaßenden 107 und 108 verbunden, um
elektrischen Wechselstrom zu der Induktionsheizung in
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dem Element 29 zu leiten. Wie dargestellt, let die Hei»
109 zung 29 In ein gießbares Material eingegossen, das
Alundum sein kann. Bas innere Ende ist mit einem Asbest«
ring oder einer Quarzdichtung 110 versehen, um die äus~
eeren Graphitflächen der Büchse 85 und der Führung 93
eu bedecken, so daß diese gegen Oxydation bei Betriebstemperaturen geschützt sind.
Bas äußere Ende des Quarzrohrs 105 1st an einen Sauger
111 angeschlossen, der die ]?ührung8 linie und den Kern
12, der sich konzentrisch ?ur Puhrungslinie bewegt, umgibt, Dieser Sauger hat ein Inneres Teil 112, das dicht
auf das Ende des Rohrs 105 aufgeschoben 1st, und ein äußeres Teil 113t das auf daa innere Teil 112 aufgeschraubt ist. Pie beiden Teile bilden eine luftdruckringk&BBaer 114S die mit Druckluft über ein Rohr 115 beaufschlagt wird ο Der Auslaß dieser Kammer ist eine
kegelstumpffünaigs Ringdüse 116, die so ausgebildet
1st, daß eis die Geschwindigkeit der Druckluft, die
durch die Düse strömtv in einer Richtung erhöht, die
der Fließrichtung des Kerns 12 entgegengesetzt ist. Eine Kappe 117 mit einer Mittelö'ffnung 118, die «benfalls in radialer Richtung einen Abstand von dem Kern
12 hat, ist vorgesehen, um die Saugluft und das Saug·* gas in stromaufwartiger Richtung zu entladen. Die Saug-
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luft bewirkt» daß ein realisierendes Schutzgas, wie z.B.
ein Gae aus 90 # Stickstoff und 10 i» Wasserstoff bei
einen Druck nahe von einer Atmosphäre in die Einlaßpassage βwieoben der Fläche 102 und dem inneren Ende
dee Paßteils 100 angesaugt wird» von wo es in das Bohr
105 unter der Wirkung eines Druckunterschiedes« der
durch die Ansaugluft bedingt ist« welche zu der Saugeinrichtung 111 gefördert wird, strömt. Dies·· 8ehutz~
gas wird durch den Ring 118 ausgestoßen. Außerdem wird
jedes Gas, das sich in der Zontralbohrung der JPUhrung
93 befindet, durch das Rohr 105 abgesaugt und der da» durch entstehende Gegenstrom aus Schutzgas, der den
Kern 12 umgibt, schützt diesen während er erhitzt wird, nicht nur gegen Verzunderungt wenn er aus oxydierbarem
Material besteht, sondern entfernt auch von der Oberfläche dieses Kerns angesammelte oder anhaftende Gase und
Verunreinigungsteilchen, die sonst auf dieser Oberfläche des Kerne· 12 verbleiben könnten» Es wurde gefunden, daß
d«r Gegenstroo aus Schutzgas eine Spülung der gesamten
Außenseite des Kerns bewirkt und sich sehr vorteilhaft
für die Verhinderung der Bildung von Peinlunker durch Gasblasen während des nachfolgenden Umhüllens mit der
Hüllschicht auswirkt. Außerdem wird durch diesen Gegengasstrom die Diffusionsbindung gefördert, die erhalten
wird, wenn die Hüllschicht auf das erhitzte, gereinigte
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Kernmaterial in dem Ofen 30 aufgebracht wird.
Die Heizeinrichtung 29 kann auf ihrer nterseite mit einem Halter 119 abgestutzt sein, der auf einer Baalsplatte
120 des Gestells 74 unterhalb der Basis 73 befestigt istc Bin flexibler hitzefester Schlauch 121
wird verwendet, um das Schutzgas zu dem Einlaß-Quar*-
rohr 104 zu leiten. Das innere Ende der Heizung 29 ist
wie in Figur 3 dargestellt, mittels einer Muffe 122 au· einem geeigneten hitzebeständigen Material an den Ofen
angeschlossen, welche Muffe die Heizung 29 gegen die
Stirnflächen der Büchse 85 und der Führung 93 und die Schutedichtung 110 drückt.
Eine lange Matrize 31 aus Graphit ist vorgesehen, die+
durch genaues Drehen, Nacbreiben und Polleren berge*
stellt wurde. Die Matrize hat eine Hase 123» die eich in feinen Pool aus geschmolzene» Hüllmetall 124 in de«
Ofen 92 hinein erstreckt und lauer In diese» Pool nn»
tertaueht. Die Nase 21 hat eine ringförmige Spitze
mit spitzbogenfttraigem Querschnitt und endet In einer
Zentralbohrung 126, deren Eintrittsende vorzugsweise zylindrisch ist und genau den Burohmesser de« fertigen
funhüllten oder) überzogenen Kernes hei der Temperator
an dieser Stelle bat. Die Nase 123 erweitert slob in
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ihr» Mittelteil in einen Konus 127 und ein Gewinde 128,
das in die Büchse 84 genau hineinpaßt, welche ihrerseits in die öffnung auf dieser Seite der Auekleidung
78 bie 79 eingeschraubt let. Vorzugsweise geht die Bohrung 126 von ihrem Eintrittsende aus in FLießriehtung
des umhüllten Kerns In den Teil 126a Über, wob·! eiob
die Bohrung etwa» erweitert. Dann verläuft die Bohrung durch die Übrige Matrice 31j aus der der heiße übereogene Stab 44 ausgestoßen wird. Die Erweiterung dee Teile
126a der Bohrung in Fliedrlohtung dee umhüllten Kerne
44 länge der PUhrungsllnie 10 ist sehr klein und soll nicht sehr ale 1/1000 dee Durchmessers pro 2,54 on
(1 Inoh) Länge βein. Weiter kann der äußere Teil 129
der Matrize 51 in FlieSriohtung des Materials konisch
sein und es wird angenommen, daß diese Ausbildung der Mfttriie die Abkühlung (und die Kontraktion) der umhüll
ten Stange 44 fördert, γ on der angenommen wird. AeJ sie
bereite in der Hrtrlse 3t in eine* kursen Abetand vor
der Buchs· 84 beginnt. Zs wird ebenfalle hervorgehoben,
daß bei der dargestellten Vorrichtung die Büchsen 84 und 85 vorsugeweiee eylindrische flaneohesJ3O haben,
die in den Pool 124 hineinragen, um Irgendeine "Kamin"·
Wirkung in dem Pool su vermeiden, durch die das gesohmol~ cene Hüllmetail eich längs den inneren Vandfläohen der
Auekleidung 78 nach untctn bewegen könnte. normalerweise
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kann die öffnung 131 durch die Wand 68 offengelassen
werden» mit Ausnahme eines Überzugs 13? für die auswechselbare Muffe aus hitzebestandlgeia Material, um eine
Oxydierung der Stichs« 64 und dee Materials der Matrise
31 su vermeidenc
Die Fluchtung der Führungelinie 10 durch das Hei«gerät
29. die Führung 93 und die Matrire 31 wird duroh die Anordnung des Tisches 33 bewirkt. Diese Anordnung weist
Eckpfosten 34t die starr mit dem Boden der Anlage rerbunden sind und Konsolen 133 auf. Auf jeder Konsole ist
ein Dehnungsmesser 134 mit einem Tastbolsen 135 angeordnet. Jeder Tastbolsen 135 trägt elnel Konsole 136 in
Form eines umgekehrten L mit einem Parallelograamgestäng· 137» das die Konsole 136 verschwenkbar alt dem oberen
Teil des entsprechenden Pfostens 34 verbindet. Die Konsole 136 let an ein Schneckengetriebe 138 angekoppelt»
das auf dem Bolzen 135 aufsitzt und alt einem Handrad 139 angetrieben werden kann. Die Einrichtung 138 kann
eine Schraubenspindel HO drehen, die ewlsehen dem ober·»
Teil der Eonsole 136 und dem Schneckengetriebe 138 angeordnet 1st, so daß die Welle gedreht* jedoch nicht in
Querrichtung verschoben werden kann» alt Ausnahme der win«igen Querverechlebung, die eintritt» wenn die Gelenkhebel 137 eich infolge einer vertikalen Verschiebung des
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Bolzens 135 vereohieben, welche gewöhnlich nicht größer
ale 0»D2r>
rant (0,001 incte) 's*:, v&nn ε9 viel ist. Das Gewinde 140 der Spindel greift in eine sich nicht drehende
Mutter 141 ein, die verschwenkbar am Ende dee (Fisches 33 angeordnet ist und» wie aus Figur 9 ereehen werden
kann, aind die Handräder an der Eintritts- und Auetritteselte deo Tisches 33 für je zwei Vorrichtungen 138 an
jedem Ende vorgesehen. Deshalb werden durch die Entsprechenden Manipulationen der Handrfider 139 die hintereinander gefluchteten Zentren des Rohres 105 der Eintritte*
matrize 93 und der Austrittsmatriee 31 alle zusammen
mit dem !Fisch 33 gehoben und gesenkt, an den die Basisplatte 120 nachdem alle Justierungen durchgeführt wurden,
mit Klammern 143 angeschraubt wird« Die Basisplatte 120 hat fest mit dieser verbundene Befestigungsplatten 144,
die mit dem Rahmen 74 an jeder Seite des Ofens 30 feet verbunden sind. Außerdem bewirkt die schwenkbare Anordnung*
der Muttern 141 um die Zapfen 142 «wischen den nach tuten
eich erstreckenden Flanschen des Tisches 33 auch, deJ der Ofen 30 und die in Flucht hintereinander angeordneten öffnungen des Ofens in einer Längsrichtung verkippt
werden können, um sie in die Waagrechte eu bringen, wenn, wie es vorgezogen wird, die Führungslinie waagrecht verläuft oder um diese öffnungen in Flucht mit der Ieigung
der geraden PUhrungalinie zu bringen, wenn diese nicht
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ganz waagrecht zwischen der Ausrichteeinrichtung 26 und der Ziehvorrichtung 43 verläuft»
Eine Querverschiebung der Basis 120 und deshalb des Ofens
30 mit der unmittelbar mit diesem Ofen verbundenen Einrichtung wird mit Schneckengetrieben 145 erreicht» die
mit Handrädern 146 angetrieben werden und sich in Querrichtung erstreckende Schraubenspindel» 147 aufweisen!
deren von den Handrädern abgelegene Enden «loh in hängenden Lagern 148 drehen, die an der Unterseite des Tische«
33 befestigt sind» Die zwei Wellen 14? verlaufen auf beiden Seiten der Querebene durch den Ofen 30 und jede
greift in eine kardanisch aufgehängte Matter 149 ein. Jede kardanische Aufhängung ist an einer sich nach unten
erstreckenden Konsole 150 befestigt, die sich an der Unterseite der Basis 120 befindet. Deshalb wird eine
gleiche Verdrehung der Handräder 146 die Basis 120 in Querrichtung verschieben»wenn eine Justierung nötig ist,
und die öffnungen des Ofens miteinander in Flucht sind.
Venn andererseits das Zentrum der Passage oder Bohrung durch die Heiseinrichtung 29 und das Zentrum der Matrie·
31 horizontal etwas aus der geraden Führungslinie «wisoben der Auerichtungseinrichtung 26 und der Ziehvorrichtung 45 verdreht ist, kann eine leichte Horizontaldrehung
der Basis 120 bewirkt werden, indem eines der Handräder
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146 relativ zu dem anderen gedreht wird, was dnreh die
kardaniache Aufhängung der Muttern 149 möglich 1st. Nach der Ausfluchtung des Ofens 30 und der mit diese« verbundenen Einrichtungen in Koinzidenz mit der FUhrungslinie
10, die auf der Zentrierungsmarke basiert, welch· duroh
die rechte Rolle 45 bestimmt wird, können die Schrauben» die die Klammern 143 auf dem Tisch 33 halten, angesogen
werden» um die Baeiaplatte 120 in der ausgefluchteten Stellung zu arretieren. Hierauf werden der Tisch 33 und
die Basis 120 um ein Hau gesenkt, das gleich de« Abstand
der FIuohtungslinie durch die Heizeinrichtung 29 der Matrize 93 und der Matrize 31 entspricht, un den «loh diese
Jfluchtungslini· im Verlauf der Zeit hebt, la der dl· Vorrichtung auf Betriebstemperatur gebracht wird. Dieser
Tertikaie Abstand beträgt bei der dargestellten Aueführungsform im Bereich von 0,965 mm bis 0,116 ve.
(0,038 bis 0,040 inch). Gewöhnlich tritt keine Störung!
der Querfluchtung der Mittellinie relativ su der definierten Fübrungslinie 10 auf t jedoch, wenn eine solche
Störung eintritt, kann sie leicht, wie oben ausgeführt wurde, korrigiert werden? bevor die Anlage Ib Betrieb
genommen wird» Insbesondere tritt keine Störung der
Justierung der iluohtung des Ofens 30 und der dealt verbundenen Einrichtungen Infolge der Anwesenheit und Wirkung der laetsellen 134 und der Sastbolsen 135 auf, da
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diese die Xsttogewiohtedifferenz der Menge an gesohmol·
zenea Hullmetall im Inneren 92 anzeigt, ohne daß dl«
Fluchtungaeioetellung oder Justierung geändert wird,
denn der Betrag oder das HaS der Bewegung» das für die
Wirksamkeit der Einrichtungen 154 und 135 erforderlich
iet, ist verschwindend klein»
Die 'Absragset opf en 77-82 werden beim Abschalten der Anlage oder wenn der Vorechub XMsgs der Führungslinie 10 unter»
brechen wird, betätigt, um das Innere 92 von geschmolzenem Hüllmetall freizunachen. Dieses geschmolzene Metall
fliest dann im den Behälter 57, in den der oder die AbsugSBtopfen ebenfalls fallen« In der dargestellten Aus»
führungsfom sind zwei solche Abzugsstopfen aus Sicherheitsgründen für den Ofen 30 und die Matrize 51 vorgesehen, falls einer sich festfrißt * J?der von diesen Abzugestopfen hat an seinem unteren Ende ein Loch 151« durch
das ein Zapfen 152 geführt 1st, dessen Süßere Enden in einen horizontalen Schlitz an der Innensaite einer hin-
und hergehenden Platte 154 hineinragen. Ein Paar solcher Platten spannt Jede Basis 77 elnee Abzugsetopfene ein.
Jedes dieser Plattenpaare 154 ist an einem Hebel 155 befestigt, der einen Griff 156 hat, welcher leicht von einer
ΡβΓβοη ergriffen werden kann? die an der Seite des Tisches
stsht. Jedes dieser Plattenpaare 154 ist ebenfalls auf
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einer Welle 157 gleitbar und üb diese Welle drehbar angeordnet. Die Welle 157 ist in festen Konsolen 158 befestigt und ihre Enden ragen in dieselben Schlitze 153
an den Innenseiten jeder der Platten 154 hinein. Der Eel>el 155 ist mit einem einstellbaren Schraubensatz 159
versehen, der an einen auf de« Tisch 33 befestigten Anschlag 160 anschlägt. Wenn die Teile« so wie in den Iiguren 9 und 11 eingestellt sind« sind die Abzugsstopfen
geschlossen. Us einen von beiden su Offnen» muß der Griff 156, bezogen auf die Darstellung in Figur 11, nach
rechte gesogen werden, bis die Schraube 159 sich rechts
tob Anschlag 160 befindet. Bann wird der Griff 156 gehoben, üb das entsprechende Plattenpaar ua den Zapfen
157 nach unten tu verschwenken» wodurch der Schute 153 auf den Zapfen 152 einen nach unten geriohteten Zug auetibt und der Abzugsstopfen 77-82 aus dem Boden des Ofens
herausfällt. Sa der Griff 156 nach den Lösen des Abzugs-*·
Stopfens welter nach rechts gesogen werden kann» üb die
Platten 154 gans von dem Zapfen 152 heruntersuciehen,
füllt der Stopfen in den Behälter 37.
Vaohden der neu überzogene Stab oder die neu Überzogene
Stange 44 aus der Ziehvorrichtung 43 austritt, kann sie teilweise gekühlt oder durch Eintauchen in die Abschreckeinrichtung 48 abgekühlt sein. Die Einrichtung 48 hat
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BAD
einen Ständer 161, auf dem ein überfließender trog 162
befestigt ist. Der überzogene Kern tritt in den trog
ein und aus durch vertikale Schlitze 163 an dessen beiden Enden. Sin innerer Tauchdruck 164 ist in dem Trog
162 mit Querstreben 165 aufgehängt, die mit dem Tauchtrog verschweißt oder auf andere Weise mit diesem verbunden
sind. Der Tauchtrog hat öffnungen 166 ah seinen beiden Enden, durch die der umhüllte Kern 44 läuft» der
zu Beginn des Betriebs durch diese öffnungen geführt wird. Hit Rohren 167« die an einen Wasserverteiler 168
angeschlossen sind, wird Wasser dem Tauchtrog 164 mit solcher Geschwindigkeit eingefüllt, daß die gewünschte
Abkühlung erreicht wird. Wenn eine weitere Abschreckung längs der FUhrungslinie durch die Vorrichtung erwünscht
ist, kann eine Sprüheinrichtung 49 vorgesehen sein mit
Schlitzen 169 an jedem Ende, die wenn gewünscht, geschlitzte Abstreiferklappen aus einem elastomeren Gewebe haben»
um diese Schlitze mit Ausnahme der Eintritte- und Austrittsöffnung
für den umhüllten Stab zu schließen« In die Abschreckeinrichtung 49 wird Wasser durch Verteiler
170 zugeführt, die Sprührohre 171 speisen, welche in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Düsen
172 aufweisen, um den durchlaufenden, umhüllt·» Stab mit der gewünschten PlUssigkeitsmenge. zu besprühen· Der über»
fluß der Kühlvorrichtungen 48 und 49 wird zu einem Ab-
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fluß oder su eine« Resirkulatlonesunpf fttr einen IHhI-turm durch entsprechende Abzugsrohre abgeleitet« die
nicht dargestellt alnd. Die Höhe der Öffnungen 163, und 169 sowie der Abstand zwischen des oberen und de«
unteren der Sprührohr« 171 nüssen für jede Begliche vertikale Verschiebung hinreichend groß sein» die in des
KUhlteil der Vorrichtung von der Ftihrungslinle IO BBglieh sind ι da nach der Ziehvorrichtung 43 ein DuxOhhangen des Materials Möglich ist.
Sa ee eines der Merkmale na oh dieser Erfindung 1st» daS
sit der erfindungsgenäfien Vorrichtung und des erflndungsgeaäSen Verfahren die verschiedensten Metalle fttr Al·
Hülle und/oder den Xern Verwendung finden kennen, 1st ee klar, daß die Behandlung des umhüllten Sexus» naohdesi
dieser die Matrize 31 verlassen hat, sehr unterschiedlich sein kann, ohne daß das erflndungsgeaäee umhüllung*-
verfahren selbst sieh ändert. Ia Falle von alt Kupfer
überzogenen Stahlkerastangen» die nach dieser Erfindung
hergestellt werden»k0nnen, Kemstähle verwendet «erden»
die weitgehend unterschiedlich sind, beispielsweise Stähle in Bereich zwischen C-1006 und C-1090. Bis·
bleher bei der Herstellung von mit Kupfer übers« Stahlkernetangen in Vomen nicht suglioh. Ua ioloher
Bereich von verarbeitbaren Stählen bedingt deshalb,daJ
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4er Besutser dieser Erfindung von einer entsprechend
großen Mannigfaltigkeit an Bebandlungsmugllohkeiten
für die ttbersogenen Stangen Oebrauoh maohen kann. Auf
diese Weise kann ein Kern aus einen C-1045 Stahl in des
]nipferumhüllten Stab oder in der «upftruahUllten Stange
so behandelt werden, daß eine Makrostruktur erhalten
wird« die ähnlich der luftgehärteten Mlkroatruktur let,
in des der «it Kupfer überzogene Stab 44 Bit Wasser auf
etwa 537 °0 (ICXK)0I) Abgeschreckt wird, nachdem er die
Zieleinrichtung, beispielsweise die Einrichtung 43 verläßt, und indes man hierauf daa Material in Luft auf
Raumtemperatur abkühlen läßt. Die Steuerung der Abschreckung beispielsweise in den KtthlYorriohtungen 48
und/oder 49 kann durch die Verwendung von "Tempiletiks"
oder anderen Einrichtungen vorgenommen werden. Kit C-1032
und 8tShlen mit niedrigeren Kohlenstoffgehalt kann das Abschrecken einfach dadurch erfolgen» indem der Stab
oder die Stange unter die kritische Temperatur des Stahlkernes gekühlt und die restliche Kühlung in Luft erfolgt,
wie In Figur 1 dargestellt. Wenn gewunsoht» kann in einer «it Kupfer überzogenen Stahlkernetange, die gemäß
dieser Erfindung hergestellt ist, eine getemperte marten« sithisohe Struktur, erhalten werden, indem eine tibereogene Stange 44 eohnell auf unter 537 °0 (10000T) abgekühlt und einem Satspannungsglühverfahren unterworfen
209815/0097 <
ßAD
wird, Indem das Material durch einen Induktionsofen ge»
führt wird» nachdem eine weitere Abschreckung angewandt werden kann» um den glühbehandelten überzogenen Stab
leicht am Ende der Bearbeitung spulen jeu können.
Bei der dargestellten Aueführungsform einer erfindungegenäßen Vorrichtung ist der Durchhang in der Pührungelinie «wischen der Zieheinrichtung 43 und der Spüleinrichtung 53 vorsugeweise so gewählt, daß ein minimaler
Zug auf das schlaff durchhangende Material nach der Austrittsseite der Einrichtung 43 ausgeübt wird oder daß
wenigstens die überzogene Stange 44 und die Kernstange
12 in den Mittelabschnitt von ruckwsisen Belastungen
Spannungen und Entspannungen» die durch die Hasse und
den Betrieb der Spuleinrichtung 53 bedingt sind, unbeeinflußt bleiben. Dies wird durch einen variablen Widerstand in der Dreheahleteuereohaltung des Motors 173 der
Aufspuleinrichtung erreicht, wobei die Motordreheabi vergrößert wird, wenn der Arm 51 relativ su einer einem
normalen Durchhang entsprechenden Stellung abfällt, WaA
die Drehzahl abnimmt, wenn der Arm relativ su dieser Stellung steigt. Das Element 50 dient dabei als ein modulierendes Steuerorganο Das Aufrechterhalten einer minimalen Zugspannung in der Übersogenen Stange 44 nach der
Zieheinrichtung 43 kann auch erfolgen, indem ein elektri-
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SAD
scher Zweiwege ehalt er in. den Durohhangsschalter 50 vorgosehen
ist, β ο daß» wenn der Durchhang der überzogenen
Stange 44 die vorbestimmt» untere Grenze erreicht, ein
Motor 173 betätigt wird, um die Spüleinrichtung 53 «u
drehen und um zusätzliche Windungen aus der übersogenen
Stange 44 auf die Rolle 174 aufzuwickeln. Dieses Aufwickeln wird fortgesetst, bis der Arm 51 sich in die
vorbeetimmte obere Grenzstellung des Durchhanges bewegt
und dadurch ein zweiter Eontakt in dem Zweiwegeschalter geschlossen und der Motor 175 abgeschaltet wird, Deshalb
ist,gleichgültig ob die Spuleinrichtung 53 in Betrieb
ist oder nicht, der FIuB des Stabes oder der Stange durch die Torrichtung und die Zieheinrichtung 43 kontinuierlich und außerdem wird die Übertragung von Beschleunig
gunga- und Versögerungskräften duroh das Anlaufen und
Anhalten der Spuleinrichtung 53 relativ zu den anderen Teilen länge der Puhrungalinie verhindert. Schließlich
werden auch konstante Betriebsbedingungen besonder· !■
Mittelabsohnitt der Vorrichtung erreicht»
Wenigstens bein Anlaufen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist die genaue Fluchtung des Mittelabechnitts zumindest
zwischen der Rollenführung 27 und der Rollenführung 39 und vorzugsweise zwischen der Ausrichtungseinrichtung
26 und der Zieheinrichtung 43 wesentlich« Bei dem
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dargestellten Beispiel eines mit Kupfer überaogenen
Stahlkernes, der nach dieser Erfindung hergestellt wird, kann ein*! solche Ausfluohtung oder AuBriahtung mit Hilfe
eines gespannten Klavierdrahtes erfolgen, der «wischen
die Leitrollen 175 der Aueriohtungaeinriehtung 26 und
der Ziehelnriohtung 45 gespannt ist« Die Enden der Klarlerdrähte werden beispielsweise um Stahl stäbe gewickelt* die
senkrecht zu der Pührungalinie in den Nuten der entsprechenden Rollen liegen* Bas Ende des Klavier.lrahtSB wird
mit der dem Ofen «ugekshrten Seite einer Spann/orrich~
tung verbunden* nachdem der Draht durch die Vorrichtung
geführt wurde. Der Klavieriraht ist mit einer Spannvorrichtung versehen, die zwischen den Hollen 179 und 27
angeordnet ist, so daß er gespannt werden kann. Beim Einfädeln des Klavierdrahtes werden Aluminiumstopfen mit
einem genau bestimmten äußeren Durchmesser und einer Axialbohrung, deren Durchmesser in engen Toleraneen dem des
Klavierdrahte· entspricht, bu Meßeweeken eingefädelt·
Angenommen, dafl der Kernstab einen Aufiendurchmssser von
9»9060 mm (0,390 inch) im kalten Zustand hat, hat das
Kaliber für die Rollenführung 27 denselben äußeren Durchmesser und wird in den Spalt der V-fürmigen Rillen der
oberen und unteren Rollen dieser Führung eingebracht· Der nächste Kaliberpfropfon mit einem Auötndurohmeseer
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von 13,716 mm (0,540 inch) ist für die EintrittefUhrung
93 und ein weiterer mit einem AuSandurohmtsser von
11f,93S mm (0,470 inoh) für das Auetritteende der Matrize
31, unter der Annahme,bestimmt, daß eine Hülle mit einer
Stärke Ton Ot762 am (0,030 inch) (in kaltem Zustand) «it
dem Kern während dessen Passage durch den Ofen 30 verbunden werden soll, so daß der gesunto Durchmesser des
überzogenen Korne 44 am Austritt etwa gleich 11,430 mm
(0,450 inch) plus der suaät«liehen Abmessung infolge der
Querdehnung des Bimetalle bei der Auetrittstemperatur
istt wobei ein sich erweiterndes Spiel in der Bohrung
der Matrize 31 ermöglicht ist. Die Kaliberstopfen für
die Rollnn 45 und die Rollen dar Führung 39 haben dementsprechend einen Aussendurchmesser von 11«582 ms
(0,456 inch). Wenn deshalb die Spannvorrichtung gedreht
wird» um den Klarierdraht eu spannen, kann durch physikalische Messung erkannt werden, ob eine Justierung
notwendig ist,us eine genaue Fluchtung der Teile des
mittleren Abschnittes eu erhalten. Andere ?luohtungs~
einriohtungen können verwendet werden« wie s°B, ein
vor oder hinter der Ausrichtungeinrichtung 26 angeordneter Feldmesser, mit dem die Zieheinrichtung 43 anvisiert wird, wobei die Aluminiumkaliberetopfen alt
einem Licht hinter einem solchen Stopfen in der Zith~
einrichtung 43 verwendet werden können, so daß eint
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vollständig gerade Fluchtung und gerade FUhrungslinien
10 alternativ ohne die Verwendung eines Klavierdrahte· erhalten werden kann, Eine andere Fluchtungseinriohtung,
die verwendbarist, let ein extrem steifer und gerader
Meßdrahtf der durch die in Längerichtung hintereinander angeordneten öffnungen der Einrichtungen des Mittelabschnitte geführt wird. Eine Überprüfung der Ausrichtung oder Flüchtling ist ebenfalls bei Beginn des Be^
triebe möglioht wenn die Kernstang« sich durch die Vorrichtung längs der Führungslinie bewegt« wobei die Konzentrlzltttt überrasohend genau festgestellt werden kann.
Im Ergebnis kann die Koinzidenz der theoretischen Führungsllnlen 10 und der Kernstangs sowie der überzogenen
Stange im Bereich des Mittelabschnitts der Vorrichtung bei optimaler Betriebsweise weniger als 0,1270 mm
(0,005 inch) variieren, Solche kleinen Töleran·en für
die Konzentrizität zwischen Kern und Hülle in einen birnetalllschen überzogenen Stab haben bisher praktisch
als unerreichbar gegolten.
Bein Start einer ausgefluchteten Vorrichtung nach dieser Erfindung werden die Induktionsheieepulen 69 eingeschaltet, üb die Auskleidung 78 79, die Büoheon 84-85»
den Inneren Teil der den Materialdurchmesser bestimmenden Führung und der Eintritteführung 93 etwa auf die Ten-
ßAD ORIGINAL
209815/0097 mi
* 45 -*
peratur *u bringen, bai der daa gesohaolsene HUll»etall
in die GieBechale 88 gegossen wird, wenn der Deckel 90
bei Beginn der Arbeitsweise entfernt ist· Während dee Vorerhitzen^ dee Ofens, daa nach der Auefluohtung und
nach dem Entfernen der für die Ausfluchtung verwendeten
Einrichtungen sowie nachdem der Ofen um den Betrag ge*
senkt wurde, um den er sich während der Ausdehnung anhebt, erfolgt} werden auf kleine Toleranzen gearbeitete
Graphit»tlbe sorgfältig in die Bohrungen der Eintritteführung 93 und der Matrize 31 eingeführtP um das Innere
des Ofens während dee Yorerhltsena geschlossen su halten. Bas Gießen erfolgt? nachdem der Ofen 30 auf eine
"Si
Temperatur gebracht wurde, bei der das geschaoliene
Hüllaetall durch die Öffnung 89 in den Bau» 92 flieft.
Bas Bad 124 aus Httllnetall wird immer to hoch gehalten, daft die inneren Enden der Matrige 31 und der EintrittefUhrung 93 in des Bad untertauohen»
Ik Tall einer ait Kupfer Überzogenen Stahlkernetaage mit
Biffueionebindung swisohen den Metallen länge der geaasten Qrenceohioht wird als Kupfer vorzugsweise ein ia
Handel erhältliches reines Kupfer, wie s.B. Elektrolytkupfer entsprechend der ASTM-Vorschrift B5~43 verwendet,
insbee.indere, wenn elektrische Leiter hergestellt werden«
Bin solches Kupfer kann in einen elektricoben Induktione-
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ofen unier Vorwendung eine β Holskohlensolmtsaantels geschmolzen warden, um das Hüllnetall an einer Sauerstoffaufnahiüö su hinciera* Die Vorschrift für Kupfer, das für
die Herstellung von elektrischen Leitern verwendet werden soll, unterscheidet sioh τon der Vorschrift für die
Verwendung dee Kupfers für mechanische Waren. CtomäS dieser Voreohrift beträgt der maximal« £is»ni3iteil 0,005 (Jew
und Phosphor Kupfer knnn dem SeJmels&fen für die Deoxydation bis zu einem maxiaalen Phoaphorgehalt von
etwa 0,010 bis 0,015 Gew.-^ sugesetzt worden. Lithium
kann ebenfalls in die Gießpfanne zugesetzt werden, die
verwendet wird, um das gseehmolsen· Hüllkupfer tob dem
SohneIeofen *u der Gicßachale 88 «u fördern. Mit anderen
Wortenι um ein gesohmoletnee Hüllaeiall, wie s.B. Kupfer«
tu erseugen» das so gasfrei als vuglica ist und vm die
Aufnahme von Wasserstoff iu verhindern, kennen diejenigen entgasenden Hilfsmittel verwendet werden9 dis auch
in der Eupfer-OieÄinduetrie gewuhnlion angewandt werden.
Ss hmt SiOh hermusgesteiltt daS keine zuattsliouen Ausgab, en für die Yakuumentgasung eines HUl!metalIs, obgleloh diese natürlich durchgeführt werden kann, wenn g*~
wünscht, notwendig sind. Vm den Schute des gssohmolsenon
Hüllmetailsrb*ispieliwρiee von Kupfer, In Asa Bad 124
gegen Oxydieren und die Aufnahm» von Wasaerstoff fortsusetsen« knnn sin Bett entsündstsr Holsk hl· 177 mwisohen
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der Gießpfanne 88 und dem Ring 86 aufrechterhalten werden. Außerdem kann eine Sonde, aus der ein nicht oxydierendes Oca austritt,, durch die öffnung 91 und die öffnung
69 eingeseift werd«nt wenn gerade nicht gegossen
wirdt um d*m Innenraun 92 mit einem Schutegas vor dem
Gießen su fülle«. Hernach k&nn das Snhutegas einfach
df»ia Inneren der Pfanne 88 zugeleitet werden,, da hlerdurch
Jede Abkühlung des erhitzten Ijmenraums 92 vermie*
den wird„ Während der Anwesenheit See geschmolzenen
Bades in dem Inneren des Ofens 30 vcrden wenigstens
difc Induktionsheigspulen 69 de» unterster, Abschnitte
eingeschaltet, >?eon *u gewünscht iet, die vorbeetimmte
oder gewählte Temperatur in dem Bad aufrecht eu erhalten=» Sonden aus Graphit für Theraoslemente werden über-
und unterhalb der Matrize 31 in dae Bad eingeführt (nicht dargestellt), Diese Thermoelemente werden vorzugsweise
verwendet, um die Temperatur des geschmolsenan Hüllmetalls an diesen Stellen zu messen» Während des Torerhiteens
und während des Gebrauchs des Ofens 30 sind die Abeugsstopfen 82 geschlossen.
Die andere Metallkrnnporentev. der Kern 12e ist gewöhnlich
kalt, wenn er in jPcrm vm Spulen auf die Arme 14» von
denen er abgerollt wird* aufgesteckt wird. Hach dem Geraderichten
und Reinigen wird der Kern 12 von Rollen 175
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OBIG«**.
und 176 gefördert und ein aweites Hai von Auerichtrollen 178 und 179 ausgerichtet, die in Reihen und in Mehreren Ebenen angeordnet sind. Die Einrichtung 26» die
die Gerader!ohtung bewirkt, übt auch einen Schub auf
den relativ steifen Kern 12 aus. Der Kern 12 läuft dann
durch die Hei «einrichtung 29;: in &er seine gange Oberfläche im Gegenstrcm von 9in«ra Schutzgas alt relativ
hoher Geschwindigkeit bespült wird, beispielsweise
einem Formierungsgae? um jeden anhaftenden Staub sowie
Qaeteilchen zu entfernen und außerdem um eine Oxydierung während des Erhitzens dee Kernmaterials durch die
Heizspulen 106 en verhindern. In dem Ofen 30 wird der
Kernetab 12 in einen umhüllten Kernstab 44 mit einem
vorbestimmten Aufiendurcbmesser (wenn er abgekühlt 1st)
umgewandelt und eine Diffueioneachicht «wischen den
Metallen länge deren gesamten Orensfläohe erhalten«
Der Ubersogene Stab 44 läuft welter durch die Ziehein
richtung 43 und den Rest der Anordnung wie oben beschrieben wurde.
BeIa Anlaufen der Vorrichtung kann die Kernstange 12
durch den Vorbereitungsabsehnltt geführt und In die RoI*
len der Auerlchtungseinrlchtung 26 durch die Leitrollen
auf dem Ständer 25 gebracht werden» Sobald die Leitrollen 175-176 der Ausrlchtungeelnriohtung den Kern aufge-
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nommen haben, werden die Bollen 25 in ihre inaktive
Stellung verstellt. Die Auerichterollen schieben dann das vordere Ende des Kernetabes in eine Stellung vor,
die jedoch nahe bei der Bollenführung 27» wo dieses vordere Ende βο angespitzt wird» daS die Spitze die
Form eines kleinen zylindrischen Kragens bekannt» liegt. Nach dem Vorerhitzen des Ofens« das dessen Ausdehnung
zur Folge hat, so daß die Ftihrungsliitie durch den Ofen
ait der Führungslinie durch den Mittelabschnitt übereinstimmt, wird die Ausriohtungseinriohtung 26 sorgfältig angefahren, um den angespitzten Earn durch Führungerollen der Eintrittsführung 279 die Saugelnriohtung 11 und das Quarzrohr 105 zu schieben. Inzwischen
wurde ein Stab ait einen etwas größeren Durchmesser als der Kernstab sorgfältig durch die Bollen der Ziehvorrichtung 43f die Rollenführung 39» die Matrize 31
und das Austrittsende der Eintritteführung 93 in einer Richtung' entgegen der Yorschubsriohtung des Kernes 12
eingesetzt* Das vordere Ende dieser Stange ist «it einer Aussparung versehen« die das angespitzte vorder·
Ende der Kernstange koaxial aufnimmt» Dann wird die Aue ri übungseinrichtung 26 gedrehte bis das vordere
Ende der Kernetange in der Aussparung der anderen Stange eingreift, so dafl die zuerst eingesetzte Stange durch
den Best des Hittelabschnitts der Vorrichtung gescho«·
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ben wird, wenn dl· Auariohtungeelnrichtung 26 weiterläuft. Auf dleae Weise wird der Kernstab oder dl« Kern«·
stange durch den Ofen 30 in die Matrize 31 eingeführt,
ohne daß die Bohrung 126 der Matriee 31 vertratet wird.
Wenn das spitse vordere Ende des Kerns 12 von den Rollen
der Zieleinrichtung 43 ergriffen wird, wird der Hilfsetab ungebogen und entfernt α Hierauf kann das vordere
Ende des Kernes nit Hilfe eines Verbindungsstückes'alt
einen Seil oder Kabel verbunden und durch den Rest der Torriohtung geführt werden» so daß9 wenn die Spüleinrichtung 53 gedreht wird» die Stange durch den Rest der
Torriohtung gesogen wird» bis das vordere Ende alt der
Roll· oder Haspel der Spüleinrichtung verbunden werden
kann. Sann kann die die Stange vorschiebende und umhüllende Einrichtung angeschaltet werden.
Bei Inbetriebnahme der Anlage wird der erhitste, gereinigte Kern 12 lange der Führungelinie 10 duroh den MIttelabsohnitt vorsugsweise «it einer Geschwindigkeit, Al·
nah· der vorgewählten ftthrungsgesohwindlgkelt ist,'vor·
geschoben, wenn das gesohsiolsene HÜllnetall in des Innere 92 des vorerhitzen leeren Ofens eingegossen wird.
Dieses OieSen wird fortgesetst, bis die - Oberfläche des
Pools 124 das gewünschte Mlveau unter der Pfanne ββ er- *
reicht hat, Gewöhnlich reicht die Oberfläche.des ge-
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eohmolsenen Hüljeetallbadee anfänglich bis wenigetens
in den Mittelebechniti; der Wandauakleidung 78. Die Menge
an geeobatolsencB Metall, die in den Ofen 30 eingegeben
wurde» wird, durch die Zellen 134 und die Tastbolzen 135
angezeigt, die ebenfalls eine Angabe liefern» wenn das
NIyeau des Badee aua dem geeohmoleenen HUllKetall gerade
über die Matrlse 31 abgefallen 1st und en notwendig ist·
wieder geschmolzenes Metall zuzuführen» Ea wird hervorgehoben» dafi die Veränderung des Spiegels des geschmolzenen Metalle In den Inneren 92 des Ofens keine naohteilige Wirkung auf das überziehen des Kernes zu haben
scheint. Sin Ofen» in dem durch ständigen Ersati des verbrauchten geschmolzenen Metalls eine konstante Höhe des
Badapiegels aufrecht erhalten wird, ist leicht iu konstruieren und ein solcher Ofen kann cum Durchführen des
erfindungageeilBen Verfahrens verwendet werden· Wenn dl«
Kernstange «loh durch die Bohrungen der Eintrittsfühmng
93 auf dl· Matrlse 31 ru und Über den vorbestimmten Zvisohenrmum swlsohen den beiden öffnungen im Inneren 92 de«
Ofens bewegt, haftet gesohmoleenes Metall sunäohst an
einseinen Bereichen* bis ein konstanter Zustand erreicht
1st, nachdem der umhüllte Stab oder die umhüllte Stange 44 kontinuierlich mit einer vollständig zusammenhängenden
festen Hüllechicht erzeugt wird, die sich ganz um den
Kern herum erstreckt und durch Diffusion an diesen ge-
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material ist ein gezogenes Material ait eines Außendur chmoseer von 9»906 um (0,390 inch). Dieses Ie inmaterial wird abwechselnd in kontinuierlichen Längen von
den entsprechenden Spulen auf den Abroll- oder Abwickelet ändern 11 abgespult, wobei die EmUm dieser Spulen
in endloser ?olge aneinandergeschweiet und die Schweißnähte entfernt werden, Das Abspulen wird durch die Kleam~
rollen 18 unterstützt und die Rollen 19 richten das- Kern-■aterial gerade« Der Kern läuft dann zweimal um die
Leitrollen 21 und 23» a ο daß der obere Lauf 24 durch das
Strahlgebläse 20 aus drei im Abstand voneinander angeordneten Kernmaterialfltreoken besteht, Bas Strahlgebläse
20 verwendet einen Hartguöeisesneand, um den Kern tob
allem Sunder und anderem anhaftendem Material tu reinigen. Das Gehäuse» in dem das Sandstrahlgebläse 20 eingeschlossen ist9 wird evakuiert, um den Staub zu entfernen, der von dem rezirkulierenden Hartgußsand abgesiebt
wird, bevor der Sand wieder zu dem Gebläse geleitet wird. Normalerweise ist es nicht notwendig, die Kernspulen su entfetten oder eu entölen, doch dies kann» wenn
erforderlich, erfolgen, vorzugsweise bevor die Spulen auf die beiden Arme 14 aufgesteokt werden. Es 1st swar
ein Sandstrahlgebläse 20 dargestellt, die gesamte Oberfläche des Kemmmterials k*cn jedoch auch durch chemische
Mittel oder andere Einrichtungen gereinigt werden. Der
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ta,
bunden lato Nach diesem AnIaufVorgang kann das Oberziehen des Kernes solange ale gewünscht fortgesetzt und
das fertige Material auf die Roll© 174 der Spuleinrichtung 53 aufgespult werden. Der erete Teil der Spule wird
hierauf an der Stelle abgeschnitten» an der das fehlerfrei überzogene Material beginnt«
Beim Abschalten läuft der Stab durch die Vorrichtung weiter? während das geßchrsolzene Kupfer in dem Ofen 50
durch öffnen einer oder mehrerer der Abflüsse 77 bie 82
entfernt wird« Me Heizeinrichtung 29 wird abgeschaltet
und dem fehlerfreien Material., das bis zu der Zeit des
Abziehens des geschmolzenen Metalle erzeugt wurde, folgt ein Stangenteil, der abgeschnitten wird, Hierauf kann
der andere Teil der Vorrichtung ebenfalls abgeschaltet werden»
Aue den vorstehenden Ausführungen ist die Betriebsweise
der Vorrichtung generell zu entnehmen. Ee soll nachfolgend noch die Herstellung eines mit Kupfer überzogenen
vorgeformten Stahlkernstabes mit ganz bestimmtem Durchmesser beschrieben werden? der einen hohem Handelewert
hatο Xu diesem Zweck werden Spulen aus Kernmaterial 12
verwendet, die aus hei3 gewalztem Stahl mit einer Zusammensetzung entsprechend C-1032 (AISZ) bestehen. Bas Kern-
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*" 54 —
gereinigte Kern 12 läuft dann länge der fUhrungslinl·
10 zwischen den geöffneten Klemmrollen 25 weiter» die keine Wirkung während des übersiehens des Kernmateriale
aueüben. Anateile dessen sieben die Klemmrollen 175 und
176 den gereinigten Kern in Riohtung des Pfeils 15 aus
dem Sandstrahlgebläse heraus und schieben ihn su den Rollen 178-179 der zweiten Ausriohtungaeinrichtung 26,
die leichte Biegungen und Krümmungen des gereinigten Kernmaterials auerlohtet, welche sonst verbleiben können. Bine susätzliche Präsieion bei der Aufrechterhält
tung der axialen Koinsldens cwisohen der theoretieoh
geraden Führungelinie 10 und der Achse des Kerns in dem Hittelabschnitt der Vorrichtung wird durch die Verwendung der Rollenführung 27 erreicht* Die gereinigte
Kernstange tritt unmittelbar nach dem sie die Rollen·" führung 27 verläßt, in die MittelÖffnung 118 in der
Kappe 117 des Saugers 111 ein und läuft dann in dem Rohr 105 der Heiseinrichtung 29 entlang. Zwischen der
Reinigungseinrichtung 20 und dem Eintritt des gereinigten Stabes oder der gereinigten Stange in die Heizeinrichtung 29 wird strengste Sorgfalt angewandt, um jede
Verunreinigung der gereinigten Oberfläche des Kerns su vermeiden» Ss hat sich jedoch als unnötig herausgestellt,
den Kern während dieses Teils seines Vorschubs längs der TUhrungslinie elneuschlie0en.
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Nach dem Eintritt In die öffnung 118 wird der gereinigte
Kern 12 längs seiner ganzen Oberfläche im Qegenetron
einen Schutsgaaetron ausgesetztv beispielsweise einem
formierenden Gas (90 Jt V, ig £ H) B wobei dieser G&sotron
mit relativ hoher Geschwindigkeit an dem Kern vorbei-*
geführt wird. Bas Schutegas verhindert die Bildung von Oxyden auf der Kernoberfläche während der Erhitzung
derselben durch die Hei»spulen 106, entfernt Staubteilchen und an den Kern 12 anhaftendes Sas und setst die
Bohrung der Eintrittssatrize 93 unter ein leichtes
Vakuum, das dazu neigt., alle Staub- oder Gaste!lohen
iii der Bohrung in den Strom des formierenden Gases einzusaugen- der zu der und durch die Kappe 117 nach außen
abströmt. Der Kerr- wird bei diesem Beispiel durch die
Heizung auf eine Temperatur in der G«genä von 871 °0
(1600°?) aufgeheizt, !lese temperatur ist auf die Größe
des Kerne und eine HÜllschloht mit einer Stärke von
0,762 mc (0,030 inch) aus Kupferv die in dem Ofen 30
aufgebracht wird, abgestimmt. Biese Kerntemperatur let weiter auf die Temperatur des geschmolzenen Kupfers
im Inneren 92 de· Ofens,, die vorzugsweise zwischen
1093 und 114 90C (2000 und 21000P) beträgt, die
Vorechubgesohwindigkeit des H*terialss die vorzugsweise
bis zu 35 ?u8 pro Minute beträgt, und die Überzugsetrecke
abgestimmt, die durch den Abstanä des inneren Endes der
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Matrize 31 von dem inneren Ende der Eindrückeöffnung
gegeben ißt, während welcher Strecke der erhitzte, gereinigte Kern direkt und für kurze Zeit nit dem geschmol~
zenen Kupfer Aa dam Bad 124 in Berührung komat* Dadurch
wird eine direkte Biffusionsbindung zwischen den Kern
und der Hüllsohioht bewirkt, die auf den Kern Infolg·
dee KühlVermögens desselben auf friert, wenn dieser in
das geschmolzene Kupferbad eintritt. Ss wird angenommen,
daß diese Hüllsohioht allmählich in radialer Richtung
nach au3en auf den Kern "muffriert" während diener dem
geschmolzenen Metall ausgesetzt ist, so daß die gewünschte HUllschichtstärke durch die Zeit bestimmt iet3 an deren
Ende die auf frierend** Hüllschicht und der Kern in das
innere Ende der Matrize 31 eintritt«, die öle Temperatur
des geschmolzenen Knpferbades, welches dieses innere
Ende der Matrize 31 umgibt, hat* Weiter erscheint die
Besiehung der eineeinen Faktoren, einen Bereich zu umfassen und ist nicht auf ein« ganz bestimmte WertZuordnung beschränkt, ohne daß die Qualität des überzogenen
Materials leidet. Es wird angenommen* daß die äußere Oberfläche der auffrierenden Hüllechieht, wenn sie in
das innere End« der Katriss» 31 eintritt, abgestreift
wirdv wobei die Eirrtrittnöffnung in die Bohrung 126 eine
PoIf erwlrkung ausübt s r>hne daß eine Haftung oder ein Ankleben zwischen der äußeren fläche der Hüllschicht und
dem Rand der öffnung auftritte wenn der Außandurchmesser
209815/0097 bad original
«■ 57 -
der Hüllsohioht den Durchmesser dieser Bohrung überschreitet· Umgekehrt fließt, wenn die RUllsohioht nioht
ganz die gewünschte Stärke hat, wenn si· in da» innere Ende der Bohrung 126 eintritt, eine winsige Meng· geschmolzenen Kupfers in diese Bohrung an dsm inneren
Stroalinienprofll 126 vorbei, us die auf frierende Hüll«·
schicht, die angenoomenerweise gänzlloh durch die Kühlkapazität des Kernes bedingt ist, auf den genaue'n Durch-Besser der polierten Sintrittatiffnung der Bohrung 126
(0,460 inch) 11,684 am »u bringen. Qeeohmolzenes Kupfer
benetzt Graphit nicht und deshalb scheint das Abstreifen an der Bintritteöffnung der Matrize eine Kalibrierung
in dem Augenblick der endgültigen Verfestigung der ge~
nauen Hüllschicht in voller Stärke eu sein, welohe Verfestigung unmittelbar in der Bohrung 126 stattfindet,
die ebenfalls als Pollerechilohter auf der ia wesentlichen
plastischen äußeren fläche der gerade erstarrtem Hüllsohioht dient« Deshalb ist die fertige Oberfläche des
helfien überzogenen Stabes 44p der das äußere Ende der
Matrize 31 verläfit, glatt und es erscheint daruberhinaus
dad eine selbstsentrierende Wirkung auf den Kern in de«
Bad während der Bildung der Hüllschicht und des Eintritts derselben in die Matrice 31 ausgeübt wird. Wenn die überzogene Stange 44 die Eintritteöffnung der Matrize 31 ▼erlaßt, erreicht sie den sich etwas erweiternden Teil 126«
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der Bohrung in der Schlichtmatrize und es wird angenoa»
aen, daß die Plastizität der äufiarsten Molekularschioht
der Matrize aufgehört hat und eine feste, jedoch noch
heide und fest gebundene Hüllsohieht eich nun auf dem
überzogenen Kern 44 befindet. Me Verlängerung 129 der
Sohliehtsatrize in den Raum außerhalb des Ofens 30 bewirkt t daß eine Abkühlung des heißen, überzogenen Kerns
44 in einigem Umfang im wesentlichen ohne Berührung1
mit der Luft stattfinden kann· Die KonzentrlzltKt und
die Präzision» die mit den erfindungegemäßen Maßnahmen
erhalten werden« scheinen ebenfalls durch die Steifigkeit des Kerns 12 in dem Kittelabschnitt der Torrichtung
unteretützt au werden« wobei die zahlreichen Rollenführungen und die Tatsache» daß der Kern in einigem Umfang durch das geschmolzene Metall in dem Bad 124 unterstützt wird, mithelfen«
In der Torrichtung, die beispielsweise oben beschrieben wurde, um die Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Maßnahmen zu demonstrieren, ist der Durohmesser des Baumes
92 2O3«2 mm (8 inches) groß und der Ofen 30 für eine
Beschickung von 500 lbs Kupfer ausgelegt. Sie Beschickung wird nachgefüllt ρ wenn die Zellen 134 anzeigen« daß
das Ctewioht des geschmolzenen Kupfers in dem Ofen' auf
etwa 200 lbs abgesunken 1st· Die Temperatur des geaohmol-
209815/0097 ■ BAD 0RIGlNAL
senen Kupfers wird unter 1149 0C (21000F) gehalten und
es wurde gefunden» daß dadurch die Hülleohioht frei von
Fehlern« wie jb.B- Feinlunkern und ßasblasen bleibt» die
durch dae Gas in der HUl!schicht bedingt sind. Verauoheergebniese haben ergeben, daß das Srhitcen des Stahlkerne β bei einer bestimmten Vorschubsgeachwlndlgkelt bis
au etwa 760°0 (14000F) herunter erfolgen kann» wenn die
Badtemperatur etwas über 1149. 0C (21000I) betrag*,
ader daß der Abstand von 50,8 uaa (2 inohee) «wischen
Sintrittsöffnung und Matrize bei dem oben genannten Beispiel bis su 76,2 mm (3 inches) entweder bei höheren
(leachwindigkeiten oder bei kleineren Temperaturunterschieden zwischen dem Stahlkern und dem geschmolienen
Kupfer Tergrößert werden kann. Es wurde ebenfalls gefunden, daß die Geschwindigkeit annähernd bis 150 FuB
pro Hinute unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung sum Übersiehen eines Stahlkerne mit Kupfer gesteigert werden kann. Die Schllohtmatris· 31 * die in einem
praktischen Beispiel verwendet wurde» hatte eine Länge von etwa 279,4 mm (11 inohee), wobei sie sich mit einer
Lange von etwa 152,4 mm (6 inches) in den Saum 92 und
das geeohmolsene Metall 124 erstreckte. Der tragend·
Teil der Bohrung 126C der an das ringförmige Strömungen
profil 125 an der Spltse der Matrize anschließt, ist vorcugswelse sehr kurs.Der Rest der polierten Bohrung 126a
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ist etwa 254 mm (10 inches) lang und erweitert eich In
Tore chubs richtung des Materials länge der !Linie 10 um
0,0254 im (O9OOI inch) im Durchmesser pro 25*4 mm
(1 inch) Länge dieses Restteile, so daß der umhüllte
Kern optimal «edooh tau·« gans in Berührung mit der
Matrize um seinen ganzen Umfang ist, obgleloh auch Matrieen mit längeren geraden Bohrungstellen verwendet
werden könne».
Die Hihrungarollen 39 und die Zieleinrichtung 43 sind
etwa ein Yard von der Sohl!chtmatrise 51 bei dem beschriebenen Ausführungsbeiapiel entfernt und es wurde
gefunden s daß bei diesem Abstand vom kommerziellen Standpunkt keine nachteiligen Markierungen der Hüllechioht
des eisenüberzogenen Kerns 24 durch die Rollen auftreten. In den KühleinrIchtungen 48 49 des Ausftihrungsbeispiels wird der heiße überzogene Kern oder der heiße
überzogene 8tab auf etwa 871 0C (1600°?) abgekühlt.
Das weitere Abkühlen erfolgt bei Raumtemperatur während sioh das Material zu der Spuleinrichtung 53 bewegt und
auf die Spulen aufgewickelt wird« Bei dem Vorschub des Kerns und der überzogenen Stange längs des ersten und
des zweiten Teils der Führungslinie zu beiden Seiten des Mittelabschnitts finden unterschiedliche Querdehnungen und Kontraktionen Infolge der Temperaturänderung
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* 61 ~
wie bereits oben erwähnt wurde» statt. Di· Präsleions-Offnungen in den Ofen und den unmittelbar alt diese»
Verbundenen Teilen sind genau entsprechend diesen Verhältnissen kalibriert. Da die Festigkeit des Stahlton»
bei erhöhten Temperaturen verringert wird· wird die Siehvorrichtung 43 durch das auf sie übertragene Drehmoment gesteuert» Deshalb ist unabhängig davon, welch«
Längsdehnung in dem Ofen 30 stattfindet, der Zug auf das übersogene Material 44«der von der Ziehvorrichtung
ausgeübt wird, konstant. Ss wird angenommen, dafl der
Schub auf den Kern 12 durch die Aueriohtungseinrlchtung
26 sich «wischen dieeer Ausriohtungselnriohtung und dem
Ofen 30 verteilt, jedoch 1st in jedem Fall der Sug, der
duroh die Zieleinrichtung 43 ausgeübt wird, und der in der Größenordnung bis zu 300 lbs für den Stahlkernstab
betragen kann, genug, um das überzogene Material Tollständig gerade vorausohieben, wobei ein maximaler Zug
auf der Strecke duroh den Ofen ausgeübt wird, jedooh
gleichseitig die Zugkraft nicht ausreicht, um eine Einsohnürung des Kernmetalle zu bewirken. Deshalb wird ein
gleichförmiger Durohmesser des fertigen Produktes und eine ganz bestimmte diametrale Beziehung von Kerndurchmesser zu dem Durchmesser des überzogenen Kerns in dem
fertigen Produkt gewährleistet» Die oben erwähnte Korelation der Zelt,Innerhalb der das Material «wischen
209815/0097
dem Ofen 30 und der Abschreckeinrichtung 48 νorgesohoben
wird, ermöglicht eine weitere Steuerung der Diffusion des eisenhaltigen Metalls von dem Kern In die Hüllsohloht des überzogenen Produktes· Ss wurde gefunden,
daß es möglich 1st, die Eindringtiefe unter 0,0762 em (0,003 inch) und vorzugsweise unter 0,0254 mm (0,001 inoh)
zu halten« wenn das umhüllte Produkt oder die daraus duroh Querschnittsverringerung hergestellten Waren als
elektrische Leiter Verwendung finden* Die Geraderichtung des Kernstabes oder der Kernetange 12 1st so groß,
dad sogar während des Einfädeins und der Inbetriebnahme
der Vorrichtung das Material in der Bohrung der Bintritteführung 93 und in der Matrize 31 zentriert bleibt, so
daß in einigen fällen der Einsatz 97« der vorgesehen ist,
um den Graphit von der Kernoberflache wegzuhalten, weggelassen werden kann.
Von der dargestellten Vorrichtung kann im Rahmen der findung in vieler Hinsicht abgewichen werden, Die erfin~
dungsgemäSen Maßnahmen können auf eine große Ansahl unterschiedlicher Kernmetalle und auf eine groß· Ansahl
unterschiedlicher Hülloetalle, Insbesondere βöloben mit
niedrigen Schmelzpunkten, wie z.B. Aluminium und Sink,
angewandt werden. Der Kern soll vollständig gereinigt
und vollständig gerade in eine erfindungsgemäte Vorrioh-
209815/0097
6AP
tung eingespeist werden» die im wesentlichen alt de«
mittleren Abschnitt «it oder gerade vor dem Ofen und
dessen zugehörigen Teilen beginnt. Das Aufhellen dee
Kerastabss kann indirekt in eines Muffelofen ana teil·
in einer Induktionsheizung erfolgen oder der Kern kann direkt durch eine flamme erhitzt werfenr die vorzugsweise In einer Richtung brennt, 61e der Fließ«
richtung des Materials länge der Ftthrungslinie entgegengesetzt 1st. Die Induktionsheizung 29 ist »war so ausgelegt, daß sie den Kern durch und durch auf eine vorbestimmte Temperatur£mit der er in den Ofen eintritt»
erhitzt, es kann jedoch auch eine Wechs&letromerhitzung
mit einer anderen Prequenz verwendet werden, um einen
äußeren fiingbereioh des Kernes« der an die Oberfläche
angrenzt, zu erhitzen.
Hit der dargestellten Vorrichtung wird zwar ein umhülltee Stabmaterial, bei dem Hüll» und Kern vollständig
konzentrisch zueinander verlaufen» erzeugt, ee können
jedoch auch andere formen unter Verwendung von Schlicht«
matrizen mit anders geformten Bohrungen hergestellt werden. Die Erfindung ist deshalb leicht auf polygonale
überzogene Stäbe und/cder Kerne anwendbar,, deren Soheitel oder Ecken ein umschriebener Kreis zugeordnet werden
kann. Außerdem 1st die Erfindung auf verschiedene andere
208818/00»?
Formen von Hülle und/oder Kern oder auf verschiedene
Anordnungen der Hülle gegenüber dem Kerr: anwendbar»
Die Ofenauskleidung und dip Eintritt8führung können aus
anderen Materialien und Formen hergestellt sein« Die Sohliohtmatrize kann au» anderen Materialien bestehen
und eine andere äußere Form habenv sowie ohne die Verlängerung ausgebildet sein« wenn die Verfestigung voll
ständig in einem zylindrischen .EiÄtritteteil der Bohrung
126 erfolgt. Vie oben ausgeführt» können verschied«·
Behandlungemaßnahmen in des Teil dßr Führungelinie, die
auf den Mittelabeahnit^ folgtP gewählt werden* Alternativ ist für einige Biastalle keine Nachbehandlung mehr
erforderlich und das umhüllte Produkt kanu so gewünscht sein» wie es den Kittelabschnitt verläßt, mit Ausnahme,
daß es auf die Behandlungetemperatur abkühlt. Weiter kann
das Überzogene Produkt anstelle am Ende der FUhrungalinie
durch eine Spüleinrichtung 53 aufgespult zu werden, direkt in eine eine Vielzahl von löcher aufweisende Zieh»
Maschine eingespeist werden, um das Produkt auf die gewünschte reduzierte Größe oder die gewünschten reduzier»
ten Größen mit oder ohne Abkühlung zwischen dem Mittel» abschnitt der Vorrichtung nach dieser Erfindung und der
Ziehmaschine, wenn gewünscht, gezogen werden. Alternativ kann das überzogene Produkt den Mittelabsohnitt und ir-
208816/0097 BAOOR.G.NAL
gendeinen restlichen Teil der Vorrichtung verlassen und hierauf in eine weitere Bearbeitungsmaschinerie
eingespeist werden» je nachdem für welchen Endeweck das Produkt vorgesehen ist»
2090.16/0087 · BAD original
Claims (1)
15^1195
Patentansprüche
Verfahren zum kontinuierlichen überziehen einen vorgeformten Metallkernes mit einer anfänglich in gesohmol^
zenera Zustand vorliegenden Metalihüllso die einen nie"
drlgeren Schmelzpunkt ale das Kernmaterial hat, dadurch
gekennzeichnet, daß eine vollständig gerade und gereinigte Kern»tang«? genau zentriert länge diner geraden -Linie vorgeschoben wird, daß dies? Kernstange durch
eine Heizzone geführt und auf eine Tenp?ratur .unerhaXb
des Schmelzpunktes des Hüllmetallen erhitzt wird* die
eine Bindung des gaschnolgenen Hüllmetalles alt dem Kern
und die Bildung einer konzentrischen erstarrten lletallschicht aus dem geschmolzenen Metall um diesen Kern
ermöglicht· daß die erhitzte Kernstange direkt in ein
Bad aus geschmolzenem Httllmaterlal während des Bruchteils einer Sekunde geführt wird« daß Gas und Verunreinigungen von diesem Bad abgehmlten werden» daß eine
Schicht aus Hü11metall konzentrisch um und auf diesen
Kern "aufgefroren" wird, während dieser In das Bad eintaucht» und daß der Kern mit der aufgefrorenen Hüll»
schicht durch eine erhitzte Matrix geführt wird, um
das plastische Äufiere der erstarrenden Hüllschicht zu glätten* so daß ein überzogener. Stab oder eine tiberzo-
209815/0097 . bad original
gene Stange mit vorbestimmten Außendurchmesser erzeugt wird, deren Kern ganz von einer verfestigten Hüllmetall-8 chi oh t beetismter Stärke -angeben ist.
2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die gerade TUhrungalinie durch Fluchten ein^r Heisaone
einer Eintritteöffnung und diner Austritteöffnung in und
aus eines Bad aue geschmolzenem Htillastall und einer
Ziehvorrichtung bewirkt wird« die nach dem Bad in einer
genau geraden und zentrierten^ vorzugsweise horizontalen
Linie folgt.
3» Verfahren nßch Anspruch 2C dadurch gekennzeichnet;, daß
das Bad in einem Ofen aufrechterhalten wird und daß der Eintritt und der Austritt zu dem Bad nach dem Auefluchten um ein Torbeatimmtes Haß gesenkt werden, das gleich
der Auedehnung in dem Ofen infolge des Vorerhitzen ist.
4· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade und gereinigte
Kernstab erhalten wird, icdem eine Spule aus dem Kernmaterial durch eine Rallen in mehreren Ebenen aufweisende Auerichtungsvorri-chtaüg geführt,, der gerade gerichtete Kern durch «ine Reinigungeverrichtung geleitet
um alle Verunreinigungen von der Oberfläche des Kerns
209816/0097
zu entfernen, und der gereinigte Kern durch eine »weite
Rollen in mehreren Ebenen aufweisende Auerichtungevorrichtung geführt wird; um dieaen K(*rn vollständig gerade
su richten»
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da«·
durch gekexmeelchnet, daß die ganze Oberfläche des Kerne
in der Heiizone mit einem Schutsgan in einer Richtung' bespült wird» die der Plleßrichtung des Kerns entgegengesetzt
ist»
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schutzgas am austritt es eitigsi?, End 9 der Hei zb one zu
geführt und am eintrittsseitigen Ende der Heizzone abgesaugt wird.
c» Verfahren naoh einem der Ansprüche 5 oder S» dadurch gekennzeichnet t daß ale Schutzgas ein reduzierendes Gas ver
wendet wirdc
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausfließen von geschmolzenem Hüllmetall aus dem Bad verhindert v?irdt iniem der Kern und dis
Tgile, durch die der Kern sich in und aus dem Bad bewegt,
dicht beieinander verlaufene
20ί«1Β/00θ7
■~ S9 -
9» Verfahren nach einem der verhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der heiße, überzogene Kern
in einem Abstand von der Schlichtmatriz« gesogen wird«
welcher Abstand eo beaessen ist» daß keine nachteilige
Markierung der Hüllechioht stattfindet, wobei eine
kleine konstante Kraft angewandt wird, um ein Strecken des Kerns-in dem Bad und der Matrize zu verhindern«
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennieiohnet, daß die Ziehkraft sich bis wenigstens eu den Eintritteende
der Heieεone erstreckt, um den Kern genau gerade und
konzentrisch mit der TUhrungslinie zu führen.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet* daß der überzogene Stab oder die überzogene Stange
nach dem Durchgang durch die erste Zieheinrichtung eo geführt wird, daß er nach unten zwischen einer unteren
und einer oberen Grenze so durchhängt» daß möglichst geringe Zugspannungen durch das Weiterziehen dee Mat·-
rrials in demselben auftreten.
12o Verfahren nach Anspruch 11« dadurch gekennzeichnet,
daß die Geschwindigkeit dee Weiterführena durch eine
Zieleinrichtung erhöht wird, wenn das Material die
untere Durehhänggrensie erreicht und daß die Geschwindig-
20981B/00Ö7
BAD ORIGINAL
keit verringert wird, wenn dae Material die ober·
Durohhänggrenze erreicht.
13« Verfahren nach einen der vorhergehenden Anspruch·· dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstab längs der Whrungelinle mit einer Geschwindigkeit von wenigsten·
35 fuß pro Minute vorgeschoben wird, daß al· Kern »in
Stahl mit einem Durchmesser von etwa 0,9906 am -(0,59 inch) verwendet wird, daß der 8tahlkern in der
Heiseone auf eine Temperatur von 8430C bis 871°0
(1550 bis 16000P) erhitzt wird, daB als Hüllmetall
Kupfer verwendet wird, daS da· geschmolzene Kupfer la dem Bad auf eine Temperatur zwischen 10930C und 1148°C
(200O0T und 2100°?) erhitzt wird und daB dl· Bullschicht, die durch DIffuelonsbindung mit dem Kern verbunden wird, eo gewühlt wird, daß »ie ein· radial·
Stärke v<m etwa 0,762 mm (0,03 inch) hat.
14· Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruch«, dadurch gekennzeichnet9 daß der überzogen· Stab ·ο behandelt wird» daB bestimmte metallurgische £lgenaahaft«n
In dem Kern erhalten werden.
15. Vorriohtung zum kontinuierlichen überziehen ein·· vorgeformten Metallkerns tubes mit einem Hullmetall, das 900."
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fangs in geschmolzenem Zustand ist und einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Karmaetall hat, gekennzeichnet durch eine Heiseinrichtung (29J, sit einer
axialen öffnung» die einen genau geraden Kern (12) aufnehmen kann» der sich längs einer FUhrungsllnie
(10) bewegt, durch einen Ofen(3O) mit einer Eintrittsführung (93) t die den Kern eng umgeben kann» wenn die»
■er in den Ofen eintritt, und durch eine Matrize (31)»
die den umhüllten oder überzogenen Stab (44)· der in
dem Ofen gebildet wird.s umgibtt wenn dieser den Ofen
rerlÄßte wobei üae innere Ende (123) der Matrize in
das Innere dieses Ofens eine vorbeatiramte Strecke auf
die Eintritteführung tu hineinragt, jedoch von dieser Eintritteführung einen Abstand hat» das Innere des
Ofens geschmolzenes Hüllmetall aufnehmen und in einem Fool (124) halten kann, dessen Spiegel über der Eintritteführung und der Matrize zu jeder Zelt liegt,
um eine HüTlsohicht für den Kern zu bilden und dadurch einen überzogenen Stab zu erzeugen, und durch
Binriohtungen (35-15O)1, um die Eintrittsführung und
dl· Matrize mit der Führungslinie und den vorgeschobenen Kern in Flucht zu bringen» und durch eine Zieheinrichtung (43)» die auf die Hatrisse für den umhüllten Kern folgt und durch Einrichtungen (43-53)» um
den überzogenen Stab* wenn er sich längs der FUh-
20SeiE/0097
rungslinie bewegt, weiter «u behandeln»
16, Vorrichtung nach Anspruch 15=. gekennzeichnet durch
Einrichtungen (i7.^20t 26),, un den Kern jbu reinigen
und gecau geradesmrichten.
17, Vorrichtung nach Anepruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß dio Einrichtungen ssuia Reinigen und Qeradriohten
dee Kes-ns aus einer Ausrichtung» β !»»richtung (17) mit
in mehreren Ebenen angeordneten Rollen» einem Sandstrahlgebläse (20) mit wenigstens einem Reinigungelauf
und einer Staubentfernungeeinricbtung» die mit dem Oe»
blase gekoppelt ist, bestehen, uzi ein Anhaften von
Staub an dem gereinigten Kern z\x verhindern» und daß
welter eine Ausrichtungaeinriohtung (26) mit in mehreren Ebenen angeordneten Rollen für den gereinigten Kern
vorgesehen 1st.
18, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17ι dadurch
gekennzeichnet, daß Einrichtungen (100-105) vorgesehen
sind, um ein Schutzgas längs d?e Kerns» wenigstens
während sich dieser Kern in der Heizeinrichtung (29)
befindet, jbu leiten,
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209815/009?
19* Vorrichtung nach Anspruch 18, gekannzeichnet durch Einrichtungen
(103» 104); um das Schutzgas au dem Auetritteende der Axialbohrung in der Heizeinrichtung (29) im
wesentlichen bei Ucßgsbimgsdruck einzuleiten, durch
eine Saugainrichtung (111) * die das Eintrittsende der
axialen Bohrung umgibtc wobei die Saugeinriohtung eine
kegelstumpfringförmige Gasdruokpassage (114) hat, die
sich in einer Richtung verjüngt, welche der Bewegungsrichtung des Kernes (12) entgegengesetzt ist, durch
Einrichtungen (113)» um ein Gas unter Druck in die
kegeletumpfförmige Ringpassage einzuleiten* so daß das
Schutzgas unter dem Sog durch die axiale öffnung gespült wird und die Oberfläche des Kerns in einer Richtung
abspultν die der Bewegungsrichtung dieses Kernes
entgegengesetzt ist, und dadurch anhaftendes Gas und
anhaftende Teilchen von der Oberfläche entfernt und
su der Eintritteführung (93) unter der Saugwirkung geführt werden.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 ble 19t dadurch
gekennzeichnete daß der Ofen (30) eine äußere feuerfeste
Wand (6Θ), eine Induktionsheizung (69) in der äußeren Wand, eine Auekleidung (78, 79) innerhalb dieser Wand,
die einen vollständig eingeschlossenen Innenraum bildet, um das geschmolzene Metall aufzunehmen« normalerweise
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geschlossene Abzugseinrichtungen (77-82), die in dem
Boden (73) des Ofens angeordnet sind und eich durofe
die Auskleidung erstrecken, Einrichtungen (88, 89) sun periodischen Auffüllen des sioh im Inneren des
Ofen befindlichen gesohaolsanen HUllmetails, «ihres*
der Stab sich längs der Pührungelinie bewegt, Einrieb.«
tungen (90« 91)« um sin Eindringen von luft und ta· in
das Innere des Ofens zu verhindern und Eintritt·» und Austrittsöffnungen aufweist, die diametral einander gegenüber in dem unteren Teil des Ofens angeordnet
sind.
21c Vorrichtung naoh Anspruch 20, dadurch gekennseiolmtt,
dafi die Auskleidung, die Eintrittsführung (93) und die Matrire (31) aus Graphit bestehen und oat die Bobrung (96) der EintrittafUhrung einen auswechselbaren
sylindrischen Binsats (97) aufweist, der nicht an den
Kern Verunreinigungen abgibt und diesen eng umgibt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennmeiohnet,
daft die AbEUgaeinrichtungen (77 32) wenigstens «inen
Stopfen (77) im Boden (73) des Ofens aufweisen, 4mf
ein Schieber und ein Kniehebel (154-158) vorgesehen sind, um den Stopfen in dem Boden des Ofens «u halten,
dafi ein Anschlag (159. 160) den Kniehebel (154) in
einer Stellung hält, in der die Abeugeeinriohtungen
geschlossen sind, daß Einrichtungen (153) sua Ver->
schieben einer «it den Kniehebel verbundenen Platte (194) nach außen vorgesehen sind, βο dafl die Platte
(154) verschvenkt werden kann« un das öffnen der AV*
sugaeinriohtungen (77) einzuleiten» daß die Einrichtungen (153) so ausgebildet sind, daß die Platte (154)
weiter in derselben Richtung verschoben werden' kann,
die Abzugspinrichtungen (77) von der Platte (154) lösen, so daß die Abzugselnriohtungen nach unten
in den Boden des Ofens fallen können.
25· Vorrichtung nach eines der vorhergehenden Ansprüche»
15 bis 22ν dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (31)
einen Fortsatz (129) aufweist; der sich außerhalb von
de« Ofen befindet« wobei durch den Forteatz eine Bohrung
(T26a) geführt 1st, die sich in Richtung des Voreohubs
des Überzogenen Stabs (44) längs der Führungelinie (10) leioht erweitert.
24. Verrichtung nach Anspruch 20, daduroh gekennzeichnet,
dafi der Ofen (30) eine Baslsplatte (120) aufweist, die
starr alt einen Rahmen (74) verbunden 1st, welcher den Ofen fest au.' dieser Platte hält, daß ein Tisch (35)
vorgesehen 1st, der die Basisplatte trägt, wobei der
209816/0097
BAD
Tiech Sinrlohtungen zur Querjustierung auf jeder Seite
einer transversalen mittleren Vertikalebene durch den Ofen aufweist, welche Querjustierungseinrichtungen j·-
veil η eine drehbare nicht In Querrichtung verschiebbare
Schraube (147), eine Kutter (149)» die relativ zu der B«eisplatte (120) kardanisch gelagert ist, und ein
Schneckengetriebe (145) aufweist, um die Schraube (147) su drehen, so daS die Basisplatte (120) in Querrichtung
relativ zu dem Tisch verschoben werden kann» und wobei die kardaniechen Aufhängungen dieser Muttern (149) eine
horizontale Schrägeteilung des Ofens ermöglichen, um
diesen, wenn nötig, auszufluchten, daß mehrere,Muttern
(141) für die vertikale Justierung drehbar mit de» Tisoh
(33) verbunden sind, daß eine vertikale Schraube (140) in jede dieser Muttern (141) eingreift und gedreht, jedoch nicht in Querrichtung verschoben werden kann, daß
ein Schneckengetriebe (138) fUr jede vertikale Schraube
(140) vorgesehen ist, um den Tisch (33)* die Basisplatte
(120,) und den Ofen (30) in vertikaler Richtung su bewegen
und um ein Verkippen im kleinen Umfang zu ermöglichen, wobei die vertikalen Justierschrauben (140) und da·
Schneckengetriebe (138) in Konsolen (136) angeordnet sind, die mit einem Parallelogrammgeatinge (137) an
einen Ständer (34) angelenkt sind, wobei der Ständer (34) Lastsellen (134) und Tastbolsen (135) aufweist, die dl·
209816/0097
Konsolen (136)» die vertikalen ,Sohrauben (140) und den
Mechanismus (138), auf den das Gewicht des Tischt· (33) ruht, die Basisplatte (120) und den Ofen (30) tragen»
so daß die Lastzsellen (134) die Menge dee gesohmolsenen
Hüllmetalle in dem Ofen (30) anteigen9 ohne daJ irgendeine nachteilige Änderung der Zluchtung dleae· Ofens
erfolgt«,
25« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, daduroh
gekennzeichnet, daß die Zieheinrichtung (43) iwel einander gegenüber angeordnete Rollen (45) mit Rillen (60)
aufweist, um den heiSen, sich längs der fUhrungslinie
-1
(102 bewegenden überzogenen Stab su greifen, da· die
Rollen (45) eioh nicht berühren« wenn sie im Singriff
mit dem umhüllten Stab stehen» und daß Einrichtungen > (58, 59) gum Antreiben dieser Rollen (45) vorgesehen
sind, die eine relativ konstante Kraft auf diese Hollen ausüben, welche nicht ausreicht, um den Kern der
heißens, überzogenen Stangen einzuschnüren oder su strecken, wobei der Druck «wischen den Rollen (45) keine
nachteilige Markierung auf der Hülle des heißen, ttbersogenen Stabes hinterläßt.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25* gekennselohnet durch Einrichtungen, um einen Durchhang des
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umhüllten Stabes (44).in Form einer Kettenlinie, in
dien auf die Siebeinrichtung (43) folgenden Bereich su
bewirken, durch eine Einrichtung (90) Bit eines An
(51)» der auf de» durchhängenden inetäillten Stab (44)
aufliegt und durch eins Einrichtung (53)» die den ttmhüllten Stab in Abhängigkeit von einem von der Einrichtung (50) gegebenen Signal aufnimmt, so daß der
Durchhang rwischen einer vorbestimmten unteren Grense
und einer vorbestimmten oberen Grenze aufrechterhalten
wird und die Maeson und Trägheitskraft©, die durch die
Aufnehmereinrichtung (53) bedingt sind« im wesentlichen
von der Region der Führungelinie isoliert sind· die
der Zieheinrichtung vorangeht.
27» Vorrichtung na oh einem der Ansprache 15 bis 26, gekennselchnet durch Kühl· oder Abschreokelnriehtungen (46),
die einen Überstromdruck (162) mit genanntsten Soden
(163),durch die der umhüllte Stab (44) geführt wird,
einen inneren Tauchtrog mit geschlitzten fänden (166),
die mit den Schlitzen (163) an den Enden des Überstrom*
trogee (162) und durch Einrichtungen (167» 168), um
flüssiges Kühlmittel zu dem inneren Tauchtrog in solchen Mengen zuzuleiten, daß der gewünschte ISOhI- oder
Abs öhre ckeffekt auf den durch den Trog geführten Stab
ausgeübt wird«
209815/0097
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