DE19916234C2 - Fülldraht zur Behandlung von Schmelzen mittels Drahtinjektion - Google Patents
Fülldraht zur Behandlung von Schmelzen mittels DrahtinjektionInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Fülldraht (2) zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder Stahlschmelzen, mittels Drahtinjektion, mit einem äußeren Mantel (3) aus Metall und einem Füllmaterial (4), wobei das Füllmaterial (4) wenigstens ein erstes pulverförmiges oder körniges Behandlungsmittel (6) und ein zweites Behandlungsmittel aufweist. Um einen Fülldraht (2) zur Verfügung zu stellen, bei dem eine gleichmäßige Verteilung der Behandlungsmittel über die Länge des Fülldrahtes in jedem Falle gewährleistet und eine Entmischung sicher verhindert werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das zweite Behandlungsmittel in Form wenigstens eines massiven Innendrahtes (5) aus Vollmaterial vorliegt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Fülldraht zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere
Eisen- oder Stahlschmelzen, mittels Drahtinjektion, mit einem äußeren, geschlossenen
Mantel aus Metall und einem Füllmaterial, wobei das Füllmaterial wenigstens ein er
stes pulverförmiges oder körniges Behandlungsmittel und ein zweites Behand
lungsmittel in Form wenigstens eines massiven Innendrahtes aus Vollmaterial auf
weist.
Fülldraht zur metallurgischen Behandlung von Schmelzen ist hinlänglich bekannt.
Diese Behandlung zeichnet sich dadurch aus, daß im Vergleich zu anderen bekannten
Verfahren die Zugabemenge des Behandlungsmittels zur Schmelze exakt gesteuert
werden kann. Bei Fülldrähten ist es so, daß der Mantel des Fülldrahtes dazu dient, das
oder die eigentlichen pulverförmigen oder körnigen Behandlungsmittel über die
Drahtinjektionsmaschine zu transportieren, d. h. der Schmelze zuführen zu können.
Ein Problem beim Füllen eines Fülldrahtes mit wenigstens zwei in Pulverform oder
körniger Form vorliegenden Behandlungsmitteln besteht darin, daß es beim physikali
schen Mischen dieser beiden Behandlungsmittel bzw. bei der Weiterbehandlung,
beim Umfüllen, beim Transport bis zum Einfüllen in den Draht aufgrund unterschiedli
cher Korngrößen und unterschiedlicher spezifischer Gewichte zu Entmischungen der
Behandlungsmittel kommen kann. In solchen Fällen ist nicht gewährleistet, daß ein
Drahtabschnitt vorgegebener Länge die geforderte Zusammensetzung hat.
In der Praxis ist bereits versucht worden, die Entmischung der Behandlungsmittel
durch sehr aufwendige Mischeinrichtungen zu verhindern. Jedoch kann die Entmi
schung aufgrund der zuvor angesprochenen unterschiedlichen spezifischen Gewich
te der Behandlungsmittel nicht gänzlich ausgeschlossen werden.
Aus der DE 25 31 572 C3 geht bereits ein Fülldraht der eingangs genannten Art her
vor, wobei der Innendraht aus Magnesium besteht. Da Magnesium schon bei gerin
gen Temperaturen reagiert bzw. zu verdampfen beginnt, ist bei dem bekannten Füll
draht vorgesehen, um den aus Magnesium bestehenden Innendraht ein Isoliermaterial
anzuordnen, das die Eigenschaft hat, das Kernmaterial unterhalb seines Verdamp
fungspunktes oder unterhalb des Punktes zu halten, bei welchem der Dampfdruck
übermäßig hoch wird, bevor der Mantelwerkstoff schmilzt. Aus der DE 25 31 573 C2
ergibt sich im übrigen, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Mantels zum
Außendurchmesser des Innendrahtes etwa 3 : 1 beträgt.
Aus der DE 28 30 411 A1 geht ein Impfdraht zur Impfbehandlung von Gußeisen
schmelzen hervor, wobei der Mantel als Netzmantel ausgebildet ist und das Impfmittel
zwischen einem als Seele dienenden Innendraht und dem Netzmantel sowie in den
Maschen des Netzmantels angeordnet ist. Die Realisierung einer Beschichtung, um
ein weiteres Behandlungslungsmittel vorzusehen, ist nicht vorgesehen. Aus der
zeichnerischen Darstellung des aus der DE 28 30 411 A1 bekannten Drahtes ergibt
sich, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Mantels, soweit dies bei einem
netzförmigen Mantel überhaupt bestimmbar ist, zum Außendurchmesser des Innen
drahtes etwa 3 : 1 beträgt.
Aus der DE 29 22 349 A1 geht ebenfalls ein Fülldraht zur Behandlung von Schmel
zen mittels Drahtinjektion hervor. Auch dieser bekannte Fülldraht weist einen äuße
ren Mantel, ein erstes pulverförmiges Behandlungsmittel und ein zweites Behand
lungsmittel in Form eines massiven Innendrahtes aus Vollmaterial auf. Dies gilt jedoch
nur für die dort in Fig. 2 beschriebene Ausführungsform. Aus der zeichnerischen Dar
stellung des aus der DE 29 22 349 A1 bekannten Innendrahtes geht hervor, daß das
Verhältnis des Innendurchmessers des Mantels zum Außendurchmesser des Innen
drahtes etwa 10 : 1 beträgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fülldraht der eingangs genannten
Art zur Verfügung zu stellen, bei dem eine gleichmäßige Verteilung der Behand
lungsmittel über die Länge und den Querschnitt des Drahtes gewährleistet und eine
Entmischung sicher verhindert werden kann.
Die zuvor genannte Aufgabe ist bei einem Fülldraht der eingangs genannten Art bei
einer ersten Alternative erfindungsgemäß zunächst und im wesentlichen dadurch
gelöst, daß auf den Innendraht, die Innenseite des Mantels und/oder die Außenseite
des Mantels wenigstens eine Beschichtung zur Behandlung der Schmelze als drittes
Behandlungsmittel und/oder zur Reaktionsverzögerung des Innendrahtes mit der
Schmelze aufgebracht ist. Die vorgenannte Ausgestaltung schlägt also ein drittes Be
handlungsmittel vor, das, um eine Entmischung mit dem ersten pulverförmigen Be
handlungsmittel zu verhindern, als Beschichtung aufgebracht ist. Die Menge dieses
Behandlungsmittels kann über die Dicke der Beschichtung oder aber auch über meh
rere Schichten sehr exakt bestimmt werden.
Bei einer alternativen Ausgestaltung ist bei dem Fülldraht der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des
Mantels zum Außendurchmesser des Innendrahtes zwischen 1,1 : 1 und 2 : 1 liegt. Der
zuvor angegebenen erfindungsgemäßen Alternative liegt die Erkenntnis zugrunde,
daß sich eine gleichmäßige Verteilung und eine im wesentlichen mittige Anordnung
des Innendrahtes bevorzugt durch die nunmehr beanspruchten Verhältniswerte erzie
len läßt. Außerdem erhält der gesamte Fülldraht auch eine hohe Stabilität und Steifig
keit, so daß Probleme beim Zuführen über eine Drahtinjektionsmaschine nicht zu be
fürchten sind. Die erfindungsgemäße Alternative zeichnet sich dadurch aus, daß im
Gegensatz zum Stand der Technik der Innendraht im Verhältnis zum Mantel einen
vergleichsweise großen Durchmesser hat.
Der Mantel des erfindungsgemäßen Fülldrahtes kann aus Stahl, insbesondere Kohlen
stoffstahl, Kupfer oder Aluminium oder aber im wesentlichen aus dem Material der zu
behandelnden Schmelze bestehen. Der Mantel kann also nicht nur als Transport- und
Aufnahmemittel des ersten Behandlungsmittels dienen, sondern auch als weiteres
Behandlungsmittel zur Modifikation der Schmelze.
Bei Versuchen, die durchgeführt worden sind, ist festgestellt worden, daß es grund
sätzlich möglich ist, daß der Anteil des ersten Behandlungsmittels am Füllmaterial zwi
schen 25 und 95 Gew.-% und insbesondere zwischen 41 und 91 Gew.-% des Füllma
terials ausmacht.
Im übrigen zeigte sich, daß günstige Ergebnisse bei der Reaktion des ersten Behand
lungsmittels mit der Schmelze dann erzielt werden, wenn die Korngröße des ersten
Behandlungsmittels kleiner 2 mm ist.
Der erfindungsgemäße Fülldraht kann je nach Anwendungszweck und Chargengrö
ße einen Durchmesser zwischen 5 bis 25 mm aufweisen. Vorzugsweise wird ein Draht
mit einem Durchmesser von 9 bis 13 mm eingesetzt, wobei der Innen- bzw. Volldraht
einen solchen Durchmesser hat, der 2 bis 4 mm geringer ist als der Innendurchmesser
des Mantels.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß das erste Behandlungsmittel und/oder das
zweite Behandlungsmittel und/oder die Beschichtung grundsätzlich aus allen be
kannten Behandlungs- bzw. Modifikationsmaterialien oder deren Legierungen beste
hen kann/können, insbesondere Kalzium, Blei, Schwefel, Tellur, Bor, Kohlenstoff,
Chrom, Mangan, Magnesium, Silizium, Niob, Titan, Vanadium, Eisen oder Zirkon, und/
oder Verbindungen untereinander sowie mit weiteren Elementen.
In den Figuren wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Ansicht eines zu einem Coil aufgewickelten erfindungsgemäßen
Fülldrahts,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Fülldrahtes und
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Fülldrahtes.
In Fig. 1 ist ein Coil 1 eines Fülldrahtes 2 dargestellt. Der Fülldraht 2 dient zur metall
urgischen Behandlung bzw. Modifikation von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder
Stahlschmelzen, mittels Drahtinjektion. Der Fülldraht 2 weist, wie sich aus den Fig. 2
und 3 ergibt, einen äußeren Mantel 3 aus Metall und ein Füllmaterial 4 auf. Das Füll
material 4 weist wenigstens ein erstes Behandlungsmittel 6 und ein zweites Behand
lungsmittel auf, wobei das erste Behandlungsmittel 6 pulverförmig oder körnig ist.
Bei dem Mantel 3 handelt es sich um einen über die Länge des Fülldrahtes 2 ur
sprünglich flachen Blechabschnitt, der entsprechend zur Aufnahme des Füllmaterials
4 geformt worden ist, wobei die Längsränder miteinander verbunden worden sind.
Vorliegend sind die Längsränder verfalzt worden.
Wesentlich ist nun, daß das zweite Behandlungsmittel in Form wenigstens eines mas
siven Innendrahtes 5 aus Vollmaterial vorliegt. Der Innendraht 5 erstreckt sich dabei
über die gesamte Länge des Fülldrahtes 2. Es versteht sich allerdings, daß es grund
sätzlich möglich ist, auch mehrere litzenförmig angeordnete Innendrähte 5 vorzuse
hen oder aber nur einen oder mehrere Innendrahtabschnitte mit einer Länge, die kür
zer ist als die Länge des Fülldrahtes 2.
In der dargestellten Ausführungsform besteht der Mantel 3 aus Stahl. Er kann aber
auch aus anderen Materialien, insbesondere Kupfer oder Aluminium oder aber auch
zumindest im wesentlichen aus dem Material der zu behandelnden Schmelze beste
hen. Im übrigen liegt der Außendurchmesser des Mantels zwischen 5 und 25 mm,
während die Dicke des Mantels zwischen 0,2 und 2 mm liegt.
Wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt, ist der Innendraht 5 in das erste Behandlungs
mittel 6 eingebettet und ist zentrisch darin angeordnet. Durch diese zentrische An
ordnung des Innendrahtes 5 innerhalb des ersten Behandlungsmittels 6 ist sicherge
stellt, daß das erste Behandlungsmittel 6 an jeder Stelle die gleiche Schichtdicke hat.
Es sei allerdings darauf hingewiesen, daß es grundsätzlich auch möglich ist, daß der
Innendraht nicht mittig innerhalb des Mantels 3 angeordnet ist. Dies kann
(unbeabsichtigte) herstellungstechnische Gründe haben oder aber daraus resultieren,
daß der Innendraht 5 an einer Stelle beim Einbringen in die Schmelze schneller reagie
ren soll, an einer anderen Stelle aber erst später.
Das erste Behandlungsmittel kann zwischen 25 und 95 Gew.-% des Füllmaterials
ausmachen, mit einer Korngröße kleiner 2 mm.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 2 darge
stellten dadurch, daß auf den Innendraht 5 eine Beschichtung 7 aufgebracht ist, die
entweder in der zu behandelnden Schmelze einen metallurgischen Effekt bewirken
soll oder aber als Reaktionsverzögerer dient, so z. B., wenn es sich bei dem Material
des Innendrahtes 5 um ein hoch-reaktives Material handelt, das explosionsartig oder
jedenfalls sehr heftig mit der Schmelze reagiert.
Im übrigen kann das erste Behandlungsmittel 6, das zweite Behandlungsmittel und
die Beschichtung 7 aus Kalzium, Blei, Schwefel, Tellur, Bor, Kohlenstoff, Chrom,
Mangan, Magnesium, Silizium, Niob, Titan, Vanadium, Eisen oder Zirkon und/oder
Legierungen dieser Elemente und/oder Verbindungen mit weiteren Elementen beste
hen.
Claims (10)
1. Fülldraht (2) zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder Stahl
schmelzen, mittels Drahtinjektion, mit einem äußeren, geschlossenen Mantel (3) aus
Metall und einem Füllmaterial (4), wobei das Füllmaterial (4) wenigstens ein erstes
pulverförmiges oder körniges Behandlungsmittel (6) und ein zweites Behandlungs
mittel in Form wenigstens eines massiven Innendrahtes (S) aus Vollmaterial aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß auf den Innendraht (5), die Innenseite des Mantels (3)
und/oder die Außenseite des Mantels (3) wenigstens eine Beschichtung (7) zur Be
handlung der Schmelze als drittes Behandlungsmittel und/oder zur Reaktionsverzö
gerung des Innendrahtes (5) mit der Schmelze aufgebracht ist.
2. Fülldraht (2) zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder Stahl
schmelzen, mittels Drahtinjektion, mit einem äußeren, geschlossenen Mantel (3) aus
Metall und einem Füllmaterial (4), wobei das Füllmaterial (4) wenigstens ein erstes
pulverförmiges oder körniges Behandlungsmittel (6) und ein zweites Behandlungs
mittel in Form wenigstens eines massiven Innendrahtes (S) aus Vollmaterial aufweist,
insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des In
nendurchmessers des Mantels (3) zum Außendurchmesser des Innendrahtes (5) zwi
schen 1,1 : 1 und 2 : 1 liegt.
3. Fülldraht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) aus
Stahl, Kupfer oder Aluminium oder aber im wesentlichen aus dem Material der zu be
handelnden Schmelze besteht.
4. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der In
nendraht (5) in das erste Behandlungsmittel (6) im wesentlichen zentrisch eingebettet
ist.
5. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Behandlungsmittel (6) zwischen 25 und 95 Gew.-% des Füllmaterials (4) ausmacht.
6. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Korngröße des ersten Behandlungsmittels (6) kleiner 2 mm ist.
7. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Au
ßendurchmesser des Mantels (3) zwischen 5 und 25 mm liegt.
8. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Mantel (3) eine Materialdicke von 0,2 bis 2 mm aufweist.
9. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Durchmesser des Innendrahtes (5) zwischen 2 bis 4 mm geringer ist als der Innen
durchmesser des Mantels (3).
10. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das er
ste Behandlungsmittel (6) und/oder das zweite Behandlungsmittel und/oder die Be
schichtung (7) Kalzium, Blei, Schwefel, Tellur, Bor, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Ma
gnesium, Silizium, Niob, Titan, Vanadium, Eisen oder Zirkon und/oder Legierungen
dieser Elemente und/oder Verbindungen mit weiteren Elementen aufweisen/aufweist.
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