DE3303447C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von legiertem Kupferdraht durch Strangangießen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von legiertem Kupferdraht durch StrangangießenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von legiertem Kupferdraht mit kontinuierlichem Drahtgießen. Das Wesentliche der Erfindung liegt darin, daß aus dem Schmelzofensystem Kupferschmelze von hoher Reinheit kontinuierlich in den Kristallisiertiegel dosiert wird, und den Legierstoff in einer der jeweiligen Gießgeschwindigkeit entsprechenden Menge zuführend die gewünschte Legierung hergestellt wird, welche auf die Oberfläche des Kerndrahtes durch Kristallisierung aufgetragen wird, wonach die gefertigte Stange in an sich bekannter Weise behandelt und aufgewickelt wird. Der große Vorteil der Erfindung liegt darin, daß, mit den bisher bekannten Verfahren verglichen, das hergestellte Produkt in allen Hinsichten die gegenüber den niedriglegierten Kupferdrähten gestellten Forderungen der zeitgemäßen Kabelfertigung in bezug auf die Qualität befriedigt, insbesondere was die Oberfläche, die Homogenität und das Wicklungsgewicht betrifft. Ein weiterer Vorteil zeigt sich darin, daß die Einführung der Produktion keine hohen Investitionskosten bzw. separate Einrichtungen beansprucht. Auch die zur Durchführung dienende Anlage bildet den Gegenstand der Erfindung.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von legiertem Kupferdraht durch Slrangangießen,
bei dem eine Kupferschmclzc von hoher Reinheit kontinuierlich entsprechend der Angießgeschwindigkeit
dosiert einem Schmelzentiegel zugegeben wird, durch den ein Kerndraht hindurchgcführl
wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Legierungsverfahrens, mit einem Schmelzentiegel und einem Antrieb für den dem
Schmelzentiegel zuzuführenden Kerndraht.
Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind bekannt (vgl. beispielsweise »Handbook of Continuous Casting«
von Herrmann, 1980, Referat 1132). Derartige Anlagen
werden in der Praxis lediglich zum Strangangießen mit Reinkupfer eingesetzt. Der Grund für diesen beschränkten
Einsatz ist darin zu sehen, daß zur Sicherstellung eines störungsfreien Gießablaufes eine relativ große
Kupferschmelzenmengc im Gesamtsystem zur Verfügung gestellt werden muß. die bei der Herstellung einer
Legierung auf die gewünschte Qualität zu legieren ware.
Bei einem Legicrungswcchscl müßte somit die gesamte Kupferschmelzenmengc aus der Anlage entfcrnl
und durch eine neue Kupferschmelzenmengc neuer Lcgicrungszusammensctzung
ersetzt werden. Hierdurch ginge eine rclaiiv große Kupfcrsehmel/.cnmcngo verloren,
wodurch die Produktionskosten nicht unerheblich erhöht würden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. eine Verfahrensweise
sowie eine Vorrichtung bereitzustellen. mit welcher Kupferdraht unterschiedlicher Legierungszusammcnselzung
durch Strangangießen hergestellt werden kann, ohne daß bei einem Legierungswechscl
große Mengen von Kupfcrschmelze verloren gehen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahrensweise gelöst.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahrensweise gelöst.
Aufgrund der erfindungsgemäßcn Verfahrensweise
enthält nur mehr der ein relativ kleines Volumen aufweisende Schmclzeniiegcl die tatsächlich zum Slranga-igicßen
eingesetzte Legierung, während der cigcnlliehe
Aufnahmebehälter für die Kupferschmclzc vom Legierungsstoff völlig unberührt bleibt. Im Falle eines Lcgierungswcchscls
muß d?hcr lediglich die noch im leergelaufenen Schmelzentiegel verbliebene geringe
Schmclzcnmcngc entfernt werden, wodurch der Schmclzcnvcrlust auf ein Minimum reduziert ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt die Vorschubgeschwindigkeit für den Legierungsstoff
im Bereich zwischen 0,01 bis 1,5 m/sec.
Der Lcgicrungsstoff kann auf verschiedene Weise in den Schmelzentiegel eingebracht werden. Bei Verwendung von pulver- oder granulatförmigert: Legierungsstoff ist es vorteilhaft, ein mit dem Legierungsstoff gefülltes, ausgeglühtes Kupferrohr von hoher Reinheit für die Legierungsherstellung zu verwenden. Bei mctalli-
Der Lcgicrungsstoff kann auf verschiedene Weise in den Schmelzentiegel eingebracht werden. Bei Verwendung von pulver- oder granulatförmigert: Legierungsstoff ist es vorteilhaft, ein mit dem Legierungsstoff gefülltes, ausgeglühtes Kupferrohr von hoher Reinheit für die Legierungsherstellung zu verwenden. Bei mctalli-
jo schem Lcgierungsstoif wiederum ist es vorteilhaft, diesen
zu einem Draht zu verarbeiten und diesen aus Lcgierungsstoff
bestehenden Draht für die Legierungsherstellung zu verwenden.
Zwar ist es beim Gießen von Brammen (vgl. »Hand-
Zwar ist es beim Gießen von Brammen (vgl. »Hand-
J5 book on Continuous Casting« von Herrmann, 1980. Referat
2123) sowie beim Stranggießen von Stahlschmelzen (vgl. DE-AS 25 19 275) bereits bekannt, einen Draht
mit Lcgicrungsbcstandtcilcn in die Kokille einzuführen.
Eine Anregung dahingehend, daß eine J^rartige Verfah-
4(i rcnswcisc bei einem Einsatz an einem Sehmcl/cnticgcl
einer Anlage zur Herstellung von icgicrtcm Kupferdraht
durch Slrangangießen gerade beim Lcgierungswcehscl
die oben beschriebenen Vorteile erbringt, ist diesen Druckschriften jedoch nicht zu entnehmen.
•r> Falls der durch .Strangangießen herzustellende Kupferdraht
einheitlich aus einer bestimmten Legierung hergestellt werden soll, ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften
Weitcrbild'jng der Erfindung zweckmäßig,
daß der Legierungsstoff dem Schmelzentiegel derart
V) zugeführt wird, daß die Zusamme, ,cizung der Schmelze
der Zusammensetzung des Kerndrahtes entspricht.
bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Lcgicrungsvcrfahrcns
beim Strangangießen nach den Ansprüchen 1 bis 5. welche mit einem Schmelzentiegel und
einem Antrieb für den dem Schmcl/.eniiegel zuzuführenden
Kerndraht ausgestattet ist. wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß
dem Schmelzentiegel eine Dosiervorrichtung für den Lcgicrungsstoff zugeordnet ist. Vorteilhaft ist es dabei.
bo die Vorrichtung mit einer Synchronisierungscinrichtung
für die Dosiervorrichtung und den Antrieb auszustatten.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus-
fiihrungsbeispicls unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert, wobei die Figur schematisch cmc Aus-
f)ri führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung d;irstell).
Im wesentlichen enthält die zur Durchführung des erfindungsgcmäUen Verfahrens dienende Vorrichtung
eine den ;tufgcwickcllen Kerndraht I aufnehmende RoI-IcnrcihcZ,
Führungsrollcn 3, den Kerndraht I ziehcndeschabcnclii
Werkzeuge 4, eine einen Antrieb 5 enthüllende
Ka!tstr<-\-ke, eine aus einem Ofensystem 6 und
einem Walzenständer 7 bestehende Warmslrccke, eine Kühlzonc β ur'<I eine Spüleinrichtung 9 sowie eine Hndstrecke.
d'e al" ein die Drqhtwicklung aufnehmender
Drehtisch TO ausgestaltet ist
Bei deni dargestellten Ausführungsbeispie! besteht
das Ofensysterf" 6 aus einem Induktionsschmeizofen 61,
einem mit diesem verbundenen Aufnahmebehälter 62
für die Schmelze sowie einem an diesen anschließenden und mit diesem über eine Durchflußöffnung verbundenen
Schmelzentiegel 63. Der Schmelzentiegel 63, der den von der Kaltstrecke ankommenden Kerndraht 1
aufnimmt und in dem das geschmolzene Metall an der Oberfläche des Kerndrahtes kristallisiert, ist austauschbar
ausgebildet und kann auf an sich bekannte Weise, der gewünschten Legierung entsprechend, dem Aufnahmebehälter
62 angeschlossen werden Ferner ist der Schmelzentiegel 63 mit einer den Lcgicrungssioff zuführenden
Dosiervorrichtung 64 versehen, deren Vorschubgeschwindigkeii: im Bereich zwischen 0,01 und
1,5 m/sec linear geändert werden kann.
Im Verlaufe des Betriebes wird der Kerndraht 1 auf die Rollenreihe 2 gelegt und der Drahtanfang mit einem
Stumpfschweißapparat an den vorangehenden Kerndraht angeschweißt. Darauffolgend wird der Kerndraht
1 durch die Zieh- und Schabwerkzeuge 4 hindurchgezogen und auf das gewünschte Maß geschabt.
In der nächsten Arbeilsphase führt der Antrieb 5 den
auf das gewünschte Maß abgeschabten Kerndraht 1 in den Schmelzentiegel 63 ein. In diesem wird der Kerndraht
1 durch das in dem Tiegel enthaltene Metallbad erwärmt, wonach die Metallschmelze an der Oberfläche
kristallisiert. Die Reißfestigkeit des den Tiegel mit einer Temperatur von etwa 10630C verlassenden Drahiies ist
äußerst gering, so daß dieser praktisch keinem UmformungsprozeT
standhalten kann. Der Draht wird deshalb in einer nicht dargestellten Kühlkammer aur 800"C abgekühlt
und daraufhin in dem Walzenständer 7 auf das endgültige Maß gewalzt. Der Ständer weist vorteilhaft
eine Tandemanordnung auf. Die Betätigung der Arbeitswal/.cn
erfolgt elektronisch mit automatischer Geschwindigkeitsregelung. Danach wird der Draht in einer
vorteilhaft als Kühlrohr ausgestalteten Kühlzone 8 auf 400C abgekühlt und mit Hilfe der Spuleinrichtung 9 auf
dem Drehtisch 10 aufgewickelt.
Soll v.. B. eine Kupferlegierung mil 0,1% Ag hergestellt
werden, wird während der Drahlhcrslcllung so
verfahren, daß ("in 2 mm Silberdraht von industrieller
l'cinhcil von 995% in die den Legierungssloff zuführende Dosicrunjj.svcrrichtung 64 eingefädelt und der Anirieb
des Gleichst: onifliotors so cingeslclli wird, daß die
Vorschubgeschwindigkeit in Richtung des Schmel/.cnticgcls
63 im Bereich /wischen 0.01 und 0,5 m/sec linear geändert werden kann. Die den Lcgicrungssioff dosierende
Vorrichtung isl so ausgestaltet, daß der Legicrungsdraht
in einer Schutzgasatmosphäre in. den Si'hmel/oniiegel 63 eingeführt wird. Nachdem der normale
lertigungspro/.eß in Gang gesetzt worden isl, wird in Abhängigkeit von der in dem Schnicl/.cnlicgcl 63 vorhandenen
Sehmcl/enmengc mit einer erhöhten Geschwindigkeit die Legierung solange mit Hilfe der Vorrichtung
64 dosiert, bis die in dem Schmclzenticgel 63
vorhandene Metallschmelze 0.1% Ag enthält. Darauffolgend
wird die Vorschubgeschwindigkeit des legierenili-n
Aif-Drahles iiiif die der KriMallisicrungsgcsehwindigkeit
entsprechende Geschwindigkeil durch die Einstellung der Dosiervorrichtung 64 herabgesetzt. Gleichzeitig
mit dem Legierungsprozeß werden die /.ur Fertigung erforderlichen technologischen Parameter eingc-
o stellt, wie /_ B. die Wassermenge in der Kühlzonc 8, die
Gießgeschwindigkeit, der Kippwinkel des Halteofens, die Schmelzkapazilät. der Stand des geschmolzenen
Metalls in dem Schmelzentiegel 63 sowie die Walztemperatur des Walzenständers 7 usw. Der fertiggestellte
legierte Draht wird in der Kühlzone abgekühlt und mittels der Spuleinrichtung 9 auf dem Drehtisch 10 aufgewickelt.
Soll nun ein legierter sauerstoffreiner Kupferdraht mit 1% Cd-Gehait hergestellt werden, so wird in ähnlieher
Weise wie bei dem vorangehenden Beispiel verfahren. Dem prozentualen höheren Inhalt an Legierungsstoff eines Cadmiunibronzedrahtes entsprechend wird
in der Dosiervorrichtung 64 ein Vorschub von 0,1 —1,5 m/sec eingestellt. Vorteilhaft wird bei diesem
Ausführungsbeispicl der Legierungs-'off derart zubereitet,
daß ein ausgeglühtes kapillares Kupferrohr vorher mit Cd-Pulver gefüllt wird, wonach das Cadmium
mit dem Kupferrohr zusammen unter Schutzgasatmosphäre in den Schmelzentiegel 63 eingeführt wird, und
zwar m>v einer der Gießgeschwindigkeit entsprechenden
Geschwindigkeit. Darüber hinaus wird nach dem vorherbeschriebenen Beispiel verfahren. Lediglich die
elektrische Kapazität der den Tiegel beheizenden Vorrichtung wird um die zum Einschmelzen des in das Me-
JO fällbad eingeführten Kupfers und Cadmiums erforderliche
Energiemenge erhöht.
Zweckmäßigerweise ist der Schmelzentiegel derart ausgestaltet, daß ein Austausch der Einzelteile möglich
ist und der Tiegel mit einem einfachen mechanischen Anschluß mit dem Aufnahmebehälter verbunden werden
kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von legiertem Kupferdraht
durch Strangangießen, bei dem eine Kupferschmelze von hoher Reinheit kontinuierlich entsprechend
der Angießgeschwindigkeit dosiert einem Schmelzentiegel zugegeben wird, durch den ein
Kerndraht hindurchgefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Legicrungssloff dem
Schmelzenüegel dosiert mit einer der Fördergeschwindigkeit
des Kerndrahtes angepaßten Vorschubgeschwindigkeit zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorschubgeschwindigkeit des Legierungsstoffes 0,01 bis 1.5 m/scc beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit dem Legicrungsstoff gefülltes ausgeglühtes Kupferrohr von hoher Reinheit für die
Legierungsherstellung verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Draht aus Legierungsstoff für die
Legierungsherstellung verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,2,3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Legierungsstoff dem Schmelzentiegel derart zugefüh: t wird, daß die Zusammensetzung
der Schmelze der Zusammensetzung des Kerndrahtes entspricht.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Legierungsverfahrens beim Strangangießen nach den Ansprüchen
I bis 5. nut einem Schmelzentiegel und einem Antrieb für den dem Srhmclzr-.tiegel zuzuführenden
Kerndraht, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Schmelzentiegel (63) eine Düsierv ^richtung (64) für
den Legierungsstoff zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Synchronisicrungscinrichtung für die Dosiervorrichtung
(64) und den Antrieb (5).
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