DE2119920C3 - Verfahren zur kontinuierlichen Warmbehandlung und nachfolgenden kontinuierlichen Ummantelung eines langgestreckten Grundmaterials mit einem geschmolzenen Mantelmetall - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Warmbehandlung und nachfolgenden kontinuierlichen Ummantelung eines langgestreckten Grundmaterials mit einem geschmolzenen MantelmetallInfo
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Description
Prinzip bereite bekannt waren; vgl. die USA.-Patentschrift
1 933 401.
Die im vorstehenden erörterte erfindungsgemäße
Die hrnndung betrifft ein Verfahren zur konti- Kühlstufe ist von Vorteil, weil sie trotz der verhältnisnuierlichen
Warmbehandlung und nachfolgenden 30 mäßig hohen Glühtemperatur und je nach deren
kontinuierlichen Ummantelung eines langgestreckten Höhe eine einstellbar optimale Temperatur beim
Orundmaterials mit einem geschmolzenen Mantel- Eintauchen in das Ummantelungsbad gewährleistet
metall gemäß dsm das Gru ldmaterial im Vakuum Sie gewinnt aber ihre volle Bedeutung erst dadurch
fortlaufend bei mindestens ?00°C geglüht und in daß auf das Schmelzbad im Bereich des Eintritts und
einer lauchzone mit dem geschmolzenen Metall 35 des Austritts des zu ummantelnden Grundmaterials
ummantelt wird. Dabei wird unter einem langge- ein stark reduzierendes Gas. wie Wasserstoff unter
streckten metallischen Grundmaterial ein Material geringem Druck aufgeblasen wird. Dadurch werden
verstanden das längs einer seiner Abmessungen Oxydationserscheinungen vermieden, die sonst im
kontinuierlich verfugbar ist, z. B. ein Draht, eine Tauchbad bei dessen unvermeidlichem Gehalt an
Stange oder eine Platte. 4„ okk,udierten Gasen regelmäßig eintreten.
wele d^rniSSepfrt t S1 h fi be,kwS7ie beispiels" Wenn das zu «mmantelnde Grundmaterial ein
diesem teknnnt'ri ν Ti:hrift"4?467 zeigt· Bei Eisendraht mit hohem Kohlenstoffgehalt ist, dann
Tr Srht ^u" ^ CS Si°h jed°ch wird dieser Είί^™1η in weiterer Ausgestaltung der
\Zt!»Π, r^Ont'nuierlld:e UmmanteIu"g Erfindung nach der Warmbehandluno sehne« bis zu
i μ Grundmaterial mit einem ge- 45 einer Temperatur von etwa 5000C abgekühlt
SAt16S T*"1 Um die,.metall°- Die Erfindu"g wird im folgenden In zwei Aus-
näm lch das führungshüllen einer Vorrichtung, die zu ihrer
^£Ζ D^hrngbd ^" * * ^
Ζ er^Eszeigt
Sekundäre Be" 50 Fig.l einen schematischen Längsschnitt durch
die el^^ÄÄ
^ SirrVorrichtung in einer weiteren Aus-
it Und 55 Bei der in F i g- 1 clargeste.lten Ausführungsform
ff JÜ»Äi"Ä 5ÜST5a4lfr
S5
Die Führu"Ssrolle 4 ist in einem Tauchbad 7 ange°rdnet'
das ein geschmol«nes Ummantelungsmetall
Kühlwftlzen bestehenden Kühlvorrichtung 11 abge·
kühlt und noch in der unter Vakuum stehenden Zelle durch das geschmolzene Ummantelungsmetall geführt.
Dus notwendige Vakuum von z. B. 10 3 bis 10 β mm
Hg kann in der Zelle 8 durch irgendein herkömmliches Verfahren erzeugt und aufrechterhalten werden, also
durch Pumpen bekannter Art oder andere bekannte Einrichtungen, die mit dem Anschluß 9 verbunden
sind.
Das Ausglühen des Drahtes I kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Zum Beispiel ist es
möglich, die Temperatur des Drahtes 1 durch Strahlung, Elektronenbeschuß oder direkte Widerstandserhitzung
zu erhöhen. Die Erwärmung des Drahtes I wird jedenfalls mittels einer für diesen Zweck geeigneten
Vorrichtung 10 durchgeführt. Dabei ist es nöiig, die Temperatur des Drahtes 1 auf mehr als
700 C zu bringen, damit die Oberfläche des Drahtes in das Bad 7, das das Ummantelungsmetall emhitii,
in entzundertem Zustand eintritt. Infolge der Erwürmung der Drahtoberfläche im vakuum mittels
der Vorrichtung 10 erhält man eine metallurgisch saubere Oberfläche, die frei von Oxid. Fett und Öl ist,
und die Gase, die in dem Metall enthalten sein können, werden beseitigt. Drähte, die aus Stahl bestehen, der
einen hohen Kohlenstoffgehalt aufweist, können bis zu einer Temperatur von 900'C erhitzt werden, um
eine austenitische Struktur des Stahls zu erhalten.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß unmittelbar nach
der Gliihbehandlung die metallurgisch saubere Oberfläche des Drahtes in unerwarteter Weise für eine
Benetzung durch das geschmolzene Metall besonders geeignet ist, ohne daß sie einer Behandlung mit einer
Salzlösung unterzogen wird.
Die Temperatur des Drahtes 1 beim Eintritt in das Tauchbad 7 ist von besonderer Wichtigkeit. Wenn
diese Temperatur zu hoch ist, besteht die Gefahr, daß eine dicke Reaktionsschicht zwischen dem Grundmetall
des Drahtes 1 und dem Ummantelungsmetall gebildet wird. Infolge der Bildung einer zu dicken
Reaktionsschicht wird der Draht spröde, und es werden sehr häufig in der Ummantelungsschicht
beim Biegen des hiermit versehenen Materials Risse gebiluet. Es hat sich gezeigt, daß in dieser Reaktionsschicht
ein erhöhter Prozentsatz an intermetallischen Verbindungen (Sprödigkeit) auftritt, wenn die Temperatur
zu hoch ist (Diffusion zwischen den Metallen). Andererseits ist es sehr wichtig, daß die Temperatur
des Drahtes nicht zu niedrig ist, wenn der Draht in das bad 7 eintritt. ;o
Wenn die Temperatur zu niedrig ist, ist die Adhäsion zwischen dem Draht 1 und dem Ummantelungsmetall
zu schwach. Daher wird der Grad der Abkühlung des Drahtes 1 mittels der temperaturgesteuerten Kühlwalzen
11 in Abhängigkeit von dem Grundmetall und dem Ummantelungsmetall derart bestimmt, daß
die Bildung einer spröden Reaktionsschicht möglichst verhindert wird und die Adhäsion zwischen dem
Grundmetall und dem Ummantelungsmetall ausreichend hoch ist. Wenn der Draht aus Stahl mit einem
hohen Kohlenstoffgehalt besteht, ist es notwendig, ihn nach der Warmbehandlung schnell bis zu einer
Temperatur von etwa 5000C abzukühlen, worauf
dann der Draht je nach der Art des Ummantelungstnelalls weiterhin gesteuert abgekühlt werden kann,
wenn dies nötig ist.
Die Kühlwalzen 11 können z. B. aus durch Wasser gekühlten Zylindern bestehen.
Nach der Kühlung wird der Draht I mittels der
Rollen 3, 4 und 5 in das Bed 7 geführt, das das ge^
schmolzen Ummantelungsmetall enthält. Das Bad 7 ist in der Vakuumzelle 8 (Fig. 1) angeordnet oder
mit dieser (Fig. 2) derart verbunden, daß der Draht
mit der Umgebungsluft nicht vor oder während Jes Eintauchens in das Bad in Berührung kommt. In
bestimmten Fällen, z. B. wenn das Ummantelungsmetall Aluminium ist, kann es zweckmäßig sein, dem
Bad 7 eine kleine Menge, z. B. 2 bis 4% Silicium zuzusetzen, um die Dildung einer Reaktionsschicht
zwischen dem Grundmetall und dem Ummantelungsmetall zu begrenzen.
Ein stark reduzierendes Gas, wie Wasserstoff, wird unter niedrigem Druck mittels Nadelventilen in die
Vakuumzelle in den Bereich, in dem der Draht in das Bad 7 eintritt und dieses wieder verläßt, eingebracht,
um das Entstehen von O\idschichten zu verhindern, die sich sonst bilden könr,:i.
Ummantelungsmetalle, die vorzugsweise für die
Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet werden, sind solche, die einen niedrigen
Dampfdruck im Bereich ihrer Schmelztemperatur aufweisen, z. B. Aluminium, Kupfer, Zinn und Indium
oder Legierungen dieser Metalle.
Die Temperatur des Ummantelungsmetalls in dem
Bad 7 wird vorzugsweise auf einem Wert gehalten, der um 1 bis 50 C höher ist als seine Schmelztemperatur.
Auf diese Weise wird der Metallverlust durch Ablagerung an den Wänden der Vakuumzelle 8 auf
ein Minimum vermindert, und man erhält außerdem Ummantelungsscliichien besserer Qualität bei geringstem
Prozentsatz an intermetallischen Verbindungen. In der nachstehenden Tabelle sind einige
Werte von Dampfdrücken und Verdampfungsgeschwindigkeiten von Metallen angegeben, die einen
niedrigen Dampfdruck im Bereich der Schmelztemperatur besitzen.
| Schmelz | Dampf | Ver- | |
| temperatur | druck | dampfungs- | |
| geschwindig- | |||
| CC) | (mmHG) | keit in | |
| 1083 | 3,2 · 10" | g/s · cm2 | |
| Kupfer | 232 | 10-22 | •1-7-10 5 |
| Zinn | 327 | 3,4- 10-" | |
| Blei | 660 | 1,2-10 β | ±1010 |
| Aluminium | ±10 " | ||
Im Gegensatz hierzu ergeben sich bei einem Metall wie Zink, Jas einen hohen Dampfdruck aufweist, die
folgenden Werte:
420 C; 0,16 mmHG: hlO"3.
Ein Metall wie Zink ist also für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wegen seines
hohen Dampfdruckes weniger geeignet.
In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, die Mittel zur Einstellung der Temperatur des Bades 7 zwischen
der Aufwickelrolle 6 und der Führungsrolle 5 anzuordnen.
Es wurden verschiedene Versuche mit unterschiedlichen Durchlaufgeschwindigkeiten durchgeführt. Auf
diese Weise erhielt man die üblichen Kurven, d. h. die Dicke der erhaltenen Ummantelungsschicht in
Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit. Diese Kurven zeisen vor allem eine Verminderung der
Claims (2)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Warmbehand- stoffhaJtigen Atmosphäre durch einen Einlaß, also
Jung und nachfolgenden kontinuierlichen Um- 5 auf eine verhältnismäßig diffuse Weise, und sie hat
manteJung eines langgestreckten Grundmaterials außerdem nicht so sehr die Temperatur des Grundmit
einem geschmolzenen Mantelmetall, gemäß materials beim Eintauchen in das Metallbad zu be·
dem das Grundmaterial im Vakuum fortlaufend einfassen als vielmehr die Reaktionsverhältnisse in
bei mindestens 7000C geglüht und in einer Tauch- den davorliegenden Glühzonen, die von der durch
zone mit dem geschmolzenen Metall ummantelt io den genannten Einlaß eintretenden wasserstoffhaltigen
wird, dadurch gekennzeichnet, daß Atmosphäre im Gegenstrom zu dem behandelten
das Grundmaterial nach dem Glühen und vor der Bandmaterial durchlaufen werden; vgl. in der Patent-Ummantelung
in bekannter Weise in einer Kühl- schrift z. B. Sparte 6, Zeilen 15 bis 19.
zone einer geregelten Kühlung unterworfen wiri, Bei der Erfindung dagegen wird eine in ihrer räum-
daß die Kühlung mittels temperaturgesteuerter »5 liehen Erstreckung und in ihrer Leistungsabgabe
Kühlwalzen erfolgt und daß ein stark reduzieren- geregelte Kühlzone angewendet. Zum Stand der
des Gas, wie Wasserstoff, unter geringem Druck Technik ist hier einzuschalten, daß bei vergleichbaren
auf das Schmelzbad im Bereich des Eintritts und Verfahren die Einfügung einer geheuerten Kfihtstufe
des Austritts des Grundmaterials aufgeblasen wird. bereits bekannt war, wie die deutsche Patentschrift
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 709 181 zeigt. Dabei wurden indessen flüssige Kühlzeichnet,
daß Eisendraht mit hohem Kohlenstoff- bäder angewendet, während bei der Erfindung die
gehalt nach der Warmbehandlung schnell bis zu Kühlung mittels temperaturgesteuerter Kühkvalzen
einer Temperatur von etwa 500JC abgekühlt wird. erfolgt, wie sie ihrerseits wiederum bei einem Verfahren
anderer Art in einer anderen Verfahrensstufe 25 und zur Herbeiführung einer anderen Wirkung im
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