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 Mantelmetall

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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. 4okk,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)

I 2 Patentschrift 2 656 285, Dort aber wird nicht im Patentansprüche: Vakuum gearbeitet, sondern unter Schutzgas, und die Kühlung erfolgt einfach durch Zufuhr einer wasser-
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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