DE3443620A1

DE3443620A1 - Verfahren zum herstellen von draht

Info

Publication number: DE3443620A1
Application number: DE19843443620
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Ozawa; Takashi Sato; Toshio Kawasaki Kanagawa Yamada
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1985-06-13
Also published as: JPS6159820B2; DE3443620C2; FR2555922A1; US4719964A; JPS60121049A; FR2555922B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Draht aus amorphem oder kristallinem Metall oder aus einer Legierung von amorphem oder kristallinem Metall durch rasches Abkühlen und Verfestigen der Metall- oder Legierungsschmelze auf einem Kühlsubstrat eines drehbaren Kühlblocks oder -rades. Das Metall und die Legierung werden nachstehend zur Vereinfachung jeweils als Metall bezeichnet.

Es sind verschiedene Schmelzspinnverfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Draht aus geschmolzenem Metall bekannt.

¹S Bei einem derartigen repräsentativen Metallspinnverfahren wird die Schmelze durch die kleine, runde Öffnung einer Düse abgegeben und trifft auf die Oberfläche eines bewegten Kühlsubstrats auf. Der so hergestellte Draht hat einen flachen Querschnitt, d.h. eine größere Breite als Dicke; dies ist für bestimmte Anwendungen des Drahtes unerwünscht.

Die JP-OS 57-134 248 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Metalldraht mit rundem Querschnitt durch den Fluß von geschmolzenem Metall zwischen mit Nuten versehenen Rollen. Dieses Verfahren bewirkt jedoch in der Praxis mehrere Probleme, z.B. die genaue Führung der Schmelze zu den Nuten und die Haltbarkeit der mit Nuten versehenen Rollen.

Die JP-OS 57-134 248 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines runden Drahtes durch Abgeben einer Schmelze in einen Wasserstrom. Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, den runden Draht kontinuierlich aus dem Wasser abzuziehen, und darüber hinaus ergeben sich betriebliche Probleme aufgrund der Benutzung von Wasser.
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Das sogenannte Schmelzziehverfahren (JP-OS 50-51926) und das sogenannte Hängetropfenverfahren (BULLETIN OF THE JAPAN INSTITUTE OF METALS, Vol. 20 (1981), No. 3, Seite 176) sind vorgeschlagen worden zum Herstellen von rundem Draht, sind jedoch hinsichtlich der niedrigen Kühlrate nachteilig. Ferner ist die Form des mit diesem Verfahren hergestellten Produkts noch verbesserungsbedürftig.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Metalldraht aus geschmolzenem Metall anzugeben, der einen runden Querschnitt aufweist, ohne daß sich die Nachteile der vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren bei der Drahtherstellung ergeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein bewegbares Kühlsubstrat vorgesehen, das auf seiner Oberfläche eine Nut aufweist, die sich in Bewegungsrichtung des Kühlsubstrats erstreckt. Bei der Durchführung des Verfahrens unter Verwendung dieses Kühlsubstrats werden mehrere Schmelzenströme abgegeben und nacheinander auf einem in der Nut gebildeten Draht überlagert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Metalldrahtes weist die·folgenden Merkmale auf:

^ Bereitstellen mindestens eines mit Düsen versehenen Behälters, Bereitstellen eines drehbaren Kühlblocks oder -rades mit einer mit einer Nut versehenen Oberfläche, die sich in vorgegebener Richtung erstreckt,

Anordnen des mindestens einen Behälters oberhalb des drehbaren Kühlblocks oder -rades und Ausrichten der Düsen in die vorstehend genannte, vorgegebene Richtung,

Bewegen des drehbaren Kühlblocks oder -rades in die vorstehend genannte, vorgegebene Richtung,

Halten von geschmolzenem Metall in den mindestens einen Behälter und Abgeben des geschmolzenen Metalls durch die Düsen als Schmelzenströme,

Sukzessives Überlagern des Schmelzstroms von jeder Düse auf Metall, das sich in der Nut befindet, Abkühlen des nacheinander überlagerten Metalls in der Nut., um einen vollständig verfestigten Draht mit rundem oder im wesentlichen runden Querschnitt zu bilden, und Halten des Metalls während des vorstehenden Kühlschritts in der Nut, woraufhin die Schmelzenströme im unverfestigten Zustand auftreffen.

Beim Durchführen dieser Verfahrensschritte erhält man einen flachen dünnen Draht auf einem Zuströmabschnitt des Kühlsubstrats; während der Überlagerung im unteren Abschnitt wird der Draht rund geformt. Dieses Überlagern erfolgt in der Weise, daß das in der Nut befindliche Metall im geschmolzenen Zustand gehalten wird. Dies kann man dadurch erreichen, daß man den Abstand zwischen den Düsen in geeigneter Weise festlegt.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1A und 1B eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Figuren 1A und 1B eine Seitenansicht bzw. eine Aufsicht der Schmelzenströme und des Kühlsubstrats zei

gen , und

Figur 2 schematisch die Überlagerung der Schmelzenströme .

Gemäß den Figuren 1A und 1B bewegt sich das Kühlsubstrat 1 eines drehbaren Kühlblocks oder -rades in der durch den Pfeil vorgegebenen Richtung und weist auf seiner Oberfläche eine Nut 2 auf. Der Kühlblock kann eine Ringkühlwalze mit einer Nut 2 auf der äußeren Umfangsrichtung (im Falle eines Einwalzenverfahrens) oder mit einer Nut 2 auf der inneren Umfangsflache (beim zentrifugalen Abschreckverfahren) sein. Oberhalb

der Kühlbasis 1 ist ein nicht dargestellter Behälter angeordnet, der geschmolzenes Metall enthält. Die Düsen 3, 3¹, 3" und 3"' des Behälters sind in der vorgegebenen Richtung ausgerichtet und weisen zur Nut 2. Wenn das geschmolzene Metall durch die Düsen 3, 3', 3" und 3"' abgegeben wird, kommt es in der Nut 2 zur Ruhe oder verbleibt dort, so daß Schmelzenvorräte 4, 4', 4" und 4"' (Figur 2) gebildet werden; aus diesen Schmelzenvorräten werden feine Drähte 5, 5', 5" und 5"' im nichtverfestigten Zustand abgezogen oder herausgezogen. Die Schmelzenvorräte werden nachstehend als Puddel bezeichnet.

Von den Düsen 3 bis 3"' ist die Düse 3 am weitesten stromauf angeordnet. Das durch die Düse 3 abgegebene geschmolzene Metall trifft auf den Boden der Nut 2 im Kühlsubstrat 1 auf und bildet den ersten Puddel 4 auf dem Nutboden. Der erste von dem ersten Puddel 4 abgezogene feine Draht 5 ist flach ausgeformt, und das geschmolzene Metall von der nächsten stromaufliegenden Düse 3¹ wird auf den feinen Draht 5 aufgebracht, während dieser noch im geschmolzenen Zustand ist. Der erste feine Draht wird durch den geschmolzenen Strom von der zweiten Düse 3' gegen die Kühlbasis 1 gedrückt. Gleichzeitig wird der zweite feine Draht 5¹, der aus dem zweiten Puddel 4¹ abgezogen wird, überlagert und einstückig mit dem ersten feinen Draht 5 vereinigt. Der dritte und der nachfolgende Schmelzstrom können, falls erforderlich, auf die einstückigen feinen Drähte 5, 5' aufgetragen werden. Beim Auftrag der Schmelzströme erhöht sich die Querschnittsfläche des Drahtes und der Drahtquerschnitt behält eine Form bei, die identisch zu der der Nut 2 ist, bis die Schmelze die Nut 2 überströmt.

Um einen Draht mit einem runden Querschnitt herzustellen, hat die Nut 2 einen halbkreisförmigen Querschnitt. Wenn die Nut 2 nach dem Einströmen mehrerer Schmelzenströme mit der Schmelze gefüllt ist, erfolgt das Zuströmen der verbleibenden Schmelzenströme derart, daß die Querschnittsform des Drahtes entsprechend der Kontrolle der Puddelform gesteuert wird.

Eine Drahtformsteuerung erhält man nicht durch die Form der Nut 2 sondern durch die Steuerung der Puddel. Die Drahtformsteuerung kann dadurch erfolgen, daß man sukzessive einige Puddel, z.B. die Puddel 4"' und eine dazu stromab angeordnete Puddel verkleinert oder gegebenenfalls wegläßt. Eine Drahtformsteuerung erhält man ferner durch Steuerung der Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls, um eine runde Oberseite des Drahtes zu bilden, d.h. die Rundung der Drahtoberseite wird bewirkt durch die Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls. Gemäß den Figuren 21 bis 2IV wird der Draht aus der flachen Form (Figur 21) in eine im wesentlichen runde Form (Figur 2IV) durch Überlagerung der Schmelzenströme umgewandelt. Diese überlagerung bewirkt eine Steuerung der Oberflächenspannung und/oder Verkleinerung der Puddel 4 bis 4"'.

Das Kühl«»substrat 1 ist eine feste Kühleinrichtung, d.h. keine flüssige Kühleinrichtung wie bei bekannten Verfahren zum Herstellen von runden Drähten. Die Herstellung eines runden Drahtes unter Verwendung der Kühlplatte erfolgt durch die vorstehend beschriebene Überlagerung. Diese überlagerung bewirkt nicht nur eine allmähliche Erhöhung der Drahtdicke sondern auch eine Erhöhung des thermischen Kontakts zwischen dem Draht und der Kühlplatte, so daß man einen runden Draht erhält. Nachstehend werden bevorzugte Bedingungen bei der Herstellung von Drähten mit rundem oder ovalem Querschnitt erläutert .

Die Schmelzenströme sollten einen runden oder ovalen Querschnitt sowie einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als die Nutbreite. Der Abstand zwischen den Schmelzenströmen sollte ausreichend größer sein als der Wert, bei dem die Puddel, die durch die entsprechenden Schmelzenströme gebildet werden, aufeinander überlagert werden; der genannte Abstand zwischen den Schmelzenströmen sollte ferner ausreichend kleiner sein als der Wert, bei dem die Schmelzenströme auf einen darunterliegenden Draht überlagert werden, in dem die Verfe-

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stigung abgeschlossen ist, um einen einstückigen Körper aus den Schmelzenströmen und dem darunterliegenden Draht zu bilden. Der bevorzugte Abstand zwischen den benachbarten Schmelzenströmen hängt unter anderem ab von dem Durchmesser der Öffnung oder des Schlitzes der entsprechenden Düsen,von dem Abstand zwischen der Düsen und dem Kühlsubstrat, von dem Abgabedruck, von der Bewegungsgeschwindigkeit des Kühlsubstrats sowie der Nutbreite. Wenn der Öffnungsdurchmesser von 0,2 bis 0,8 mm beträgt, so beträgt der Abstand zwischen den benachbarten Schmelzenströmen von 0,3 bis 3 mm. Der Abstand zwischen den Düsen und dem Kühlsubstrat wird optional so bemessen, daß die Schmelzenströme nicht zu Flüssigkeitströpfchen werden, wenn sie über einen derartigen Abstand herabfallen.

Die relative Lage der Düsen und des Kühlsubstrats ist wichtig für die Einstellung der Drahtform. Die relative Lage sollte dabei derart sein, daß die Puddel in den Mittelabschnitt der Nut kommen, d.h., die Schmelzenströme von den Düsen sollten auf den darunterliegenden Draht in dessen Mitte auftreffen. Der Abgabewinkel der Schmelzenströme kann zur Oberfläche des Kühsubstrats geneigt oder zu dieser senkrecht sein. Der Abgabewinkel und die Lage der Düsenöffnungen werden vorzugsweise so vorgegeben, daß die Schmelzenströme in der Mitte der Nut Puddel oder Lachen bilden.

Ein erfindungsgemäß hergestellter Draht hat im allgemeinen keinen vollständig runden Querschnitt. Ein Draht mit einer Rundheit von 0,5 oder mehr kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden. Die Rundheit des Drahtes kann gegebenenfalls verbessert werden durch Ziehen des gegossenen Drahtes. Durch derartiges Ziehen kann die Abmessungsgenauigkeit ebenfalls verbessert werden. Wenn das Kühlsubstrat eine flache Unterseite aufweist, erhält man einen Draht mit halbkreisförmigem Querschnitt.

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Ein runder oder ovaler Draht aus amorphem oder kristallinem Metall kann einen großen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm aufweisen und kann für magnetische Anwendungen, als zusammengesetztes Füllmaterial, als Drahtseil und für andere Einsatzarten unter Ausnutzung der Drahtfestigkeit verwendet werden. Wenn bei diesen Anwendungen eine gute Rundheit und/oder Abmessungsgenauigkeit erforderlich ist, kann der runde oder ovale Draht gezogen werden.

Die Erfindung wird nachstehend von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Es wird ein Behälter mit 4 Düsen 3 bis 3"¹ (Figur 1) verwendet. Die Öffnungsdurchmesser d.. und d„ der ersten beiden Düsen 3, 3* betragen 0,4 mm (d. = d_ = 0,4 mm), der Öffnungsdurchmesser 'd~ der dritten Düse 3" beträgt 0,3 mm (d_ =0,3 mm), und der Öffnungsdurchmesser d. der vierten Düse 3"' beträgt 0,25 mm (d. = 0,25 mm). Die Nut2 mit halbkreisförmigem Querschnitt und einem Durchmesser von 0,5 mm wird auf einer einzigen Walze aus einer Kupferlegierung gebildet.

Ein Draht mit der Zusammensetzung (in Atomprozent) Fe_or, _cSi,_ _c-^Bi2^C1 ^wj-^r<^ hergestellt unter Verwendung einer einzigen Walze mit den folgenden Bedingungen:

Abgabedruck: 0,5 kg/cm²

Umfangsgeschwindigkeit der Walze: 25 m/sec.

Der hergestellte Draht hat eine ovale Form und einen großen Durchmesser von 0,5 mm und einen kleinen Durchmesser von 0,4 mm.

Die Flexibilität des Drahtes ist so groß, daß er beim Aufwickeln auf ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 10 mm nicht bricht.

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Beispiel2

Es wird ein Behälter mit 6 Düsen verwendet. Die Öffnungsdurchmesser d. , d_, ... und d,- (numeriert in Abströmrichtung) sind folgendermaßen: d = d₂ = d., = 0,5 mm; d₄ = 0,4 mm; dj- = 0,35 mm

und d, = 0,30 mm. Der Abstand zwischen den Düsen beträgt 1 mm. 6

Eine Nut mit halbkreisförmigem Querschnitt und 1 mm Durchmesser wird auf einer einzigen Walze aus Eisen ausgebildet.

Ein Edelstahldraht mit der chemischen Zusammensetzung: 16,5 % Cr, 0,06 % C, 0,6 % Si, 0,5 % Mn, 0,025 % P und 0,005 % S wird hergestellt unter Verwendung der einzelnen Walze unter den folgenden Bedingungen:

Zwischen der Walzenoberfläche und der Düsenfläche: 0,3 mm Abgabewinkel des Schmelzstroms: senkrecht zur Walzenoberfläche Abgabedruck: 0,5 kg/cm²
Umfangsgeschwindigkeit der Walze: 25 m/sec.

Der erhaltene Draht ist ovalförmig und hat einen großen Durchmesser von 1 mm und einen kleinen Durchmesser von 0,7 mm. Der Draht, d.h. der gegossene Draht, wird mittels Ziehformen mit einem Kaliber von 0,5 mm gezogen, um einen runden Draht von 0,5 mm Durchmesser zu bilden.

Claims

VOSSIUS-VOSSIUS- TA- U- C H NE-R · HEUNEMANN RAUH PATENTANWÄLTE SIEBERTSTRASSE 4 ■ 8OOO MÜNCHEN 86 - PHONE: (O89) 47AO 75 CABLE: BENZOLPATENT MÖNCHEN ■ TELEX 5-29 4.5 3 VOPAT D u.Z.: T 471 (He/kä) 29.11.1984 NSC-4684-DE NIPPON STEEL CORPORATION Tokyo, Japan " Verfahren zum Herstellen von Draht " Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Draht aus einer Metallschmelze unter Verwendung eines Kühlsubstrates, dadurch gekennzeichnet, a) daß mehrere Düsen (3, 3', 3", 3"') in vorgegebenen Abstand (I₁, 1~, I₃) angeordnet sind,

b) daß auf der Oberfläche des Kühlsubstrats (1) eine Nut (2) ausgebildet ist,

c) daß die Schmelze durch die Düsen zur Nut (2) abgegeben wird,

d) daß sich die Schmelzenströme in Richtung der Nut (2) bewegen und

e) daß das Metall der Schmelzenströme auf einem feinen Draht (5, 5¹, 5", 5"¹) sukzessive aufgetragen wird, wobei sich letzterer im nicht verfestigten Zustand befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (2) einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Stagnieren der Schmelzenströme auf dem Metall in der Nut (2) gebildeten Puddel in Bewegungsrichtung sukzessive verringert werden.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet/ daß der Abstand zwischen den benachbarten Düsen (3, 3', 3", 3"¹) so eingestellt wird, daß getrennte Schmelzenströme gebildet werden und daß das auftreffende Metall im nicht verfestigten Zustand gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schmelzenströme in die Nut (3, 3", 3", 3"') abgegeben werden, um einen Draht zu bilden, dessen Dicke etwa gleich der Tiefe der Nut (3, 3¹, 3", 3"¹) ist, und daß dann mehrere Schmelzenströme auf den Draht abgegeben werden, um die Puddel in der Bewegungsrichtung zu verringern.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vollständig verfestigte Draht gezogen wird.