DE4421163C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leiters mit mindestens einem texturierten, supraleitenden Kern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Leiters mit mindestens einem texturierten, supraleitenden Kern.

Beim Verfahren kann ein zur Bildung des Leiters dienendes Werkstück oder Walzgut mit mindestens einem Kern und einem diesen umschließenden Mantel durch Walzen zu einem läng­ lichen, bandförmigen Leiter umgeformt werden, der beispiels­ weise zur Bildung der Wicklung einer Magnetspule verwendbar ist.

Das Verfahren dient insbesondere zur Herstellung eines länglichen, bandförmigen Leiters, dessen Kern bzw. Kerne Metalloxide aufweist, die bei mindestens einer Wärmebehandlung durch eine Reaktion zu einem möglichst großen Teil in eine gewünschte, supraleitende Phase umgewandelt wurden. Die Um­ wandlung der Metalloxide in die gewünschte, supraleitende Phase kann zum Beispiel mindestens zum Teil zwischen aufein­ anderfolgenden, zum Verformen des Walzgutes dienenden Walz­ durchgängen erfolgen. In einem andern Fall kann das zur Bil­ dung des bzw. jedes Kerns dienende Kernbildungsmaterial schon durch eine bei einer Vorbehandlung stattfindende Reaktion in die gewünschte, supraleitende Phase umgewandelt werden, bevor es von dem nachher den Mantel des Walzgutes bildenden Mantel umschlossen ist. Der bzw. jeder Kern des Walzgutes kann also in diesem Fall schon vor dem Walzen und vor allenfalls vor dem Walzen stattfindenden Umformungen aus der gewünschten supraleitenden Phase bestehen, die dann durch das Walzen tex­ turiert wird.

Der bzw. jeder Kern kann zum Beispiel Oxide von Wismuth, Strontium, Calcium und Kupfer aufweisen, die beim fertigen Leiter mindestens zum größten Teil aus einer supraleitenden, texturierten Phase bestehen, die näherungs­ weise durch die Formel Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀ dargestellt werden kann. Diese Phase wird häufig kurz mit Bi(2223) bezeichnet, wobei die in der Klammer enthaltenen Zahlen die Anzahl Atome der vier Elemente Bi, Sr, Ca und Cu angeben. Im allgemeinen enthält die die supraleitende Phase bildende Verbindung zur thermodynamischen Stabilisierung noch einen gewissen Anteil Blei, was zum Beispiel durch die Formel Bi_1,72Pb_0,34Sr_1,83Ca_1,97Cu_3,13O_x ausgedrückt, aber durch die­ selbe Bezeichnung Bi(2223) bezeichnet wird. Die Sprungtempe­ ratur T_c der supraleitenden Phase Bi(2223) ist 110 K.

Es gibt auch noch eine andere supraleitende, kristalline Phase, welche Oxide von Wismuth, Blei, Strontium, Calcium, Kupfer und eventuell Blei aufweist, bzw. aus solchen gebildet ist. Diese Phase kann näherungsweise durch die Formel Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O₈ dargestellt werden und wird im folgenden kurz mit Bi(2212) bezeichnet. Die Sprungtemperatur T_c der Phase Bi(2212) beträgt 94 K. Die Phase Bi(2223) hat also eine höhere Sprungtemperatur als die Phase Bi(2212) und kann zudem bei 77 K, der Temperatur des flüssigen Stickstoffs, supraleitende Ströme bis zu wesentlich stärkeren Magnetfeldern tragen als die Phase Bi(2212). Die Phase Bi(2223) ist daher für viele Verwendungen günstiger.

Bei einem fertigen Leiter mit einem die Phase Bi(2223) aufweisenden Kern ist dieser derart texturiert, daß die plättchenförmigen Kristallite oder Körner der Phase Bi(2223) mehr oder weniger parallel zu den beiden breiten Oberflächen des beim Walzen geformten, bandförmigen Leiters sind und zu den genannten Oberflächen rechtwinklige, kristalline c-Achsen haben.

Die Stromtragfähigkeit eines derartigen, bandförmigen sich in supraleitendem Zustand befindenden Leiters ist anisotrop und am größten parallel zu den breiten Oberflächen des Leiters. Die Beeinflussung der Stromtragfähigkeit durch ein Magnetfeld ist stark von dessen Richtung abhängig und am kleinsten, wenn das Magnetfeld parallel zu den breiten Oberflächen des Bandes und rechtwinklig zu den c-Achsen der Kristallite ist.

Aus den Publikationen DE 42 28 067 C2, "HIGH-Jc SILVER-SHEATED Bi-BASED SUPERCONDUCTING WIRES", K. Sato, T. Hikata, H. Mukai, M. Ueyama, N. Shibuta, T. Kato, T. Masuda, M. Nagata, K. Iwata, T. Mitsui, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 27. No. 2, 1991, 1231-1238, "High Critical Current Densities in Bi(2223) Ag Tapes", R. Flükiger, B. Hensel, A. Jeremie, M. Decroux, H. Küpfer, W. Jahn, E. Seibt, W Goldacker, Y. Yamada, J.Q. Xu, Supercond. Sci. Technol. 5, 1992, S61-S68 und "A model for the critical current in (Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x silver-sheated tapes", B. Hensel, J.-C. Grivel, A. Jeremie, A. Perin, A. Pollini, R. Flükiger, Physica C 205, 1993, 329-337, North-Holland, sind bandför­ mige Leiter bekannt, die einen supraleitenden Wismuth-, Blei-, Strontium-, Calcium- und Kupferoxide-aufweisenden Kern und einen diesen umschließenden, elektrisch leitenden, mindestens zum Teil aus Silber bestehenden Mantel besitzen. Gemäß der zweiten dieser Publikationen mischt man bei der Herstellung eines Leiters pulverförmige Oxide und Carbonate von Wismuth, Blei, Strontium, Calcium und Kupfer, calciniert das dabei gebildete Material und bringt dieses in ein zylindrisches Silberrohr ein. Aus dem gefüllten Rohr wird zuerst durch Hämmern und anschließendes Ziehen ein Draht gebildet. Dieser wird dann als Walzgut in mehreren Walzdurchgängen zwischen zwei Walzen zu einem flachen Band geformt, das einen Kern aus supraleitendem Material und einen Mantel aus Silber aufweist. Die Umformung erfolgt dabei beim Hämmern, Ziehen und insbesondere bei allen Walzdurchgängen bei Raumtemperatur und also durch Kaltverformungen. Das Walzgut wird jedoch mehreren, beispielsweise mindestens drei jeweils nach einem Walzdurchgang stattfindenden Wärmebehandlungen, nämlich Re­ aktionsglühungen unterzogen. Beim Calcinieren und vor allem bei den nach den Walzdurchgängen stattfindenden Reaktions­ glühungen wird ein Teil des ursprünglich vorhandenen Gemischs von Oxiden und Carbonaten in die kristalline Phase Bi(2223) umgewandelt.

Auf diese Art und Weise durch Kaltwalzen hergestellte, bandförmige Leiter haben den Nachteil, daß ihre kritische Stromdichte relativ gering ist und nämlich bei einer Temperatur von 77 K und bei Abwesenheit eines Magnetfeldes typischerweise nur 8000 bis 12 000 A/cm² und allerhöchstens 14 000 A/cm² beträgt. Ein weiterer Nachteil der bekannten, durch Kaltwalzen hergestellten, bandförmigen Leiter besteht darin, daß die kritische Stromdichte bei 77 K durch ein Magnetfeld stark reduziert wird. Bei dieser Temperatur verursacht ein zu den breiten Oberflächen der Bänder paralleles Magnetfeld mit einer Induktion von 1 Tesla bei den besten Leitern eine Verkleinerung der kritischen Stromdichte um einen Faktor von ungefähr 8 bis 11.

Gemäß der bereits zitierten Publikation "High Critical Current Densities in Bi(2223)Ag Tapes" ist es auch bekannt, Leiter nach der ersten Reaktionsglühung statt durch Walzen ausschließlich durch Pressen zu formen. Dieses Verfahren ermöglicht zwar die Herstellung von Leitern, die wesentlich höhere kritische Stromdichten haben als die durch die vorgängig beschriebenen bekannten Kaltwalzverfahren herge­ stellten Leiter. Durch Preßverfahren können jedoch nur kurze Leiter mit einer weniger als etwa 4 cm betragenden Länge hergestellt werden. Leiter mit einer derart geringen Länge sind jedoch für die Herstellung von Wicklungen für Spulen und auch für andere praktischen Verwendungen ungeeignet.

Aus der Publikation "Hot rolling of Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_x", X. Yang, T.K. Chaki, Supercond. Sci. Technol., 6, 1993, 269-274, ist ein Verfahren zur Herstellung von bandförmigen Leitern bekannt, bei dem aus Pulvern mit Teilchen aus Wismuth-, Blei- sowie Kupferoxid und Strontium- sowie Calciumcarbonat durch Mischen, Erhitzen, Pressen und Sintern Tabletten mit einem Durchmesser von 12,7 mm und einer axialer Abmessung von 2,5 bis 4,5 mm gebildet werden. Diese Tabletten werden mit einem Überzug von Y-stabilisiertem Zirkonoxid versehen, in einem Ofen auf eine Temperatur von 865 bis 880°C erhitzt und in heißem Zustand zwischen kalte Walzen einer Walzmaschine gebracht und einmal verformt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß keine langen, bandförmigen Leiter, sondern nur Leiter hergestellt werden können, deren größte Ausdehnung ca. 15 mm beträgt. Ferner kühlen sich die Tabletten beim Transport vom Ofen zu den Walzen und vor allem beim Walzen zwischen den kalten Walzen in unkontrollierbarer Weise ab, so daß die Verformung bei einer undefinierten Temperatur erfolgt. Zudem wird die bei der Bildung der Tabletten gebildete Phase Bi(2223) gemäß der Publikation bei der zum Walzen erfolgenden Erhitzung geschmolzen und bildet nach der beim Walzen stattfindenden Abkühlung ein Glas, das nicht mehr supraleitend ist und erst bei einer nachfolgenden Wärmebehand­ lung wieder supraleitend wird. Die auf diese Weise hergestell­ ten Leiter haben auch nur eine geringe Texturierung. Gemäß der Publikation haben diese Leiter auch nur eine ungefähr 124 A/cm² betragende kritische Stromdichte.

Die Publikation "Thermomechanical processing of YBa₂Cu₃O_x/Ag sheathed wires", M.J. McGuire, S. Danyluk, K.C. Goretta, M.T. Lanagan, U. Balachandran, R.B. Poeppel, in "Ceramic Transactions" Band 18, "Superconductivity and ceramic superconductors II", "The American Ceramic Society, Inc., 1991", offenbart ein Verfahren, bei dem ein Pulver aus YBa₂Cu₃O_x in ein Rohr aus Silber eingefüllt wird. Das gefüllte Rohr wird in einem Ofen auf 850°C erhitzt, danach in einem Walzdurchgang zwischen kalten Walzen schnell gewalzt, wieder im Ofen erhitzt und wieder gewalzt. Bei diesem Verfahren kühlt sich das vom gefüllten Rohr gebildete Walzgut beim Transport vom Ofen zu den Walzen und beim Walzen zwischen den Walzen in nicht oder nur schlecht kontrollierbarer Weise ab. Zudem entsteht bei diesen Abkühlvorgängen ein Temperaturgefälle im Walzgut. Die Verformung erfolgt daher ähnlich wie beim vorgängig beschriebe­ nen Verfahren bei einer undefinierten Temperatur.

Eine aus der DE 41 01 354 A1 bekannte Walzvorrichtung besitzt Walzen mit einem metallischen Walzkörper und außerhalb von diesem angeordneten, induktiven Heizelementen zum Beheizen der Walzen. Diese Walzvorrichtung ist jedoch nicht zum Walzen von Walzgut vorgesehen, das einen zur Bildung eines Supraleiters dienenden Kern und einen diesen umhüllen­ den, leitenden Mantel aufweist. Die bekannte Walzvorrichtung wäre auch nicht zum Walzen eines derartigen Walzgutes geeignet. Wenn nämlich zum Beispiel ein Leiter hergestellt werden soll, dessen Kern die Phase Bi(2223) aufweist, sollte das Walzgut beim Walzen auf mindestens 800°C erhitzt werden und würde dann an den Walzen festhaften.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen, bandförmigen Leiters zu schaffen, mit dem Nachteile der bekannten Verfahren ausgeschaltet werden können. Dabei wird insbesondere die Herstellung eines Leiters angestrebt, der eine große kritische Stromdichte bei 77 K besitzt bzw. ermöglicht und bei dem die kritische Stromdichte durch Magnetfelder nur möglichst wenig abgeschwächt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens. Diese Vorrichtung hat gemäß der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 12.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vor­ richtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Wie noch ausführlich erläutert wird, ermöglicht die er­ findungsgemäße Beheizung der Walzen bei mindestens einem Walzdurchgang des am Ende des Herstellungsvorgangs den Leiter bildenden Walzgutes gegenüber ausschließlich kaltgewalzten Leitern eine bessere Texturierung von supraleitenden, beispielsweise aus der Bi(2223) Phase bestehenden, plättchenförmigen Kristalliten des bzw. jedes Kerns des Walzgutes bzw. Leiters. Dies ergibt gegenüber kaltgewalzten Leitern eine Erhöhung der kritischen Stromdichte des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Leiters. Ferner kann das supraleitende Verhalten des Leiters in einem Magnetfeld verbessert werden.

Der Erfindungsgegenstand und Vorteile von diesem werden nun anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausgangs-Werkstück, das einen Mantel und eine Füllung aus einem teilchenförmigen, zur Bildung eines supraleitenden Kerns dienenden Material enthält,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Vor­ richtung zum Walzen eines zur Bildung eines bandförmigen Leiters dienenden Walzgutes,

Fig. 3 einen schematischen, nicht-maßstäblichen Querschnitt durch einen bandförmigen Leiter,

Fig. 4 eine elektronenmikroskopische Fotografie einer Schnittfläche des supraleitenden Kerns mit der Phase Bi(2223) eines gemäß der Erfindung bei einem Walzdurchgang warmgewalzten Leiters,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Fotografie einer Schnittfläche des supraleitenden Kerns mit der Phase Bi(2223) eines nicht-erfindungsgemäß hergestellten, bei allen Walzdurchgängen kaltgewalzten Leiters,

Fig. 6 ein Diagramm mit einer Darstellung der Abhängigkeit der normierten, kritischen Stromdichte von der Induktion eines zu den Oberflächen verschiedener Leiter parallelen Magnetfeldes, wobei einer der Leiter gemäß der Erfindung bei einem Walzdurchgang warmgewalzt und der andere Leiter ausschließlich kaltgewalzt wurde, und

Fig. 7 einen Querschnitt eines Leiters mit mehreren supraleitenden Kernen.

Zur Herstellung eines bandförmigen Leiters mit mindestens einem supraleitenden, die Phase Bi(2223) aufweisenden Kern und einem elektrisch leitenden Mantel werden als Ausgangsstoffe Oxide und Carbonate der Metalle Wismuth, Blei, Strontium, Calcium und Kupfer bereitgestellt. Man kann zum Beispiel die folgenden Oxide sowie Carbonate verwenden: Bi₂O₃, PbO, SrCO₃, CaCO₃ und CuO. Es sei jedoch angemerkt, daß auch andere Oxide und Carbonate oder Vorläufer-Stoffe von solchen benutzt werden können.

Die Oxide und Carbonate werden durch Ausfällen und/oder Mahlen zu einem feinkörnigen Pulver verarbeitet und mitein­ ander gemischt, so daß ein Pulvergemisch entsteht, das im folgenden auch als teilchenförmiges Kernbildungsmaterial bezeichnet wird. Die Mengenverhältnisse der verschiedenen Oxide und Carbonate werden beim Mischen derart festgelegt, daß das Kernbildungsmaterial die Metallatome zum Beispiel in der Zusammensetzung Bi_1,72Pb_0,34Sr_1,83Ca_1,97Cu_3,13 enthält.

Das teilchenförmige, ursprünglich elektrisch nicht lei­ tende Kernbildungsmaterial wird mindestens einmal und beispielsweise mehrmals während mehrerer Stunden bei einer Temperatur von ungefähr 800°C in einer Luft enthaltenden Umgebung calciniert. Bei der bzw. jeder zum Calcinieren die­ nenden Wärmebehandlung wird mindestens ein großer Teil des im Kernbildungsmaterial - insbesondere in dessen Carbonaten - enthaltenen Kohlenstoffs vom Kernbildungsmaterial abgespalten und in Form von Kohlendioxid an die Umgebung abgegeben. Ferner wird beim Calcinieren bei 800°C bis 820°C eventuell bereits ein Teil des teilchenförmigen Gemischs durch eine Reaktion in die kristalline Phase Bi(2212) umgewandelt.

Das calcinierte Kernbildungsmaterial wird gemahlen, so daß Teilchen mit Größen von beispielsweise höchstens 0,06 mm entstehen. Das calcinierte und gemahlene Kernbildungsmaterial wird in ein Rohr eingebracht, das mindestens zum Teil aus Silber - beispielsweise aus reinem Silber oder eventuell aus einer Magnesium und/oder Titan enthaltenden Silberlegierung oder aus einem Verbundmaterial besteht, das Silber und mindestens ein Oxid enthält. Dabei entsteht das in der Fig. 1 ersichtliche im wesentlichen zylindrische und im Querschnitt kreisförmige Ausgangs-Werkstück 1, das einen aus dem Kernbildungsmaterial bestehenden Kern 2 und einen aus dem Rohr bestehenden Mantel 3 hat. Das Ausgangs-Werkstück 1 wird an seinen beiden Enden in irgend einer Weise abgeschlossen, damit das noch teilchenförmige Kernbildungsmaterial nicht heraus­ fällt und den Hohlraum des Rohrs im wesentlichen vollständig füllt. Der Mantel 3 kann zum Beispiel ungefähr einen Außendurchmesser von 6 mm bis 10 mm und einen 50% bis 80% des Außendurchmessers betragende Innendurchmesser aufweisen, könnte jedoch auch andere Abmessungen haben. Die Länge des Ausgangs-Werkstücks kann in weiten Grenzen variiert und derart festgelegt werden, daß der fertige Leiter die ge­ wünschte Länge erhält.

Das Ausgangs-Werkstück 1 wird nun zuerst durch Hämmern und anschließend durch Ziehen - und zwar durch bei normaler Raumtemperatur erfolgendes Kalthämmern bzw. Kaltziehen - zu einem drahtförmigen Werkstück verformt. Dieses kann zum Beispiel einen im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm liegenden Durchmesser aufweisen. Dieses drahtförmige und im Querschnitt ungefähr kreisförmige Werkstück wird durch Walzen weiter umgeformt und im folgenden auch als Walzgut bezeichnet.

Die schematisch und stark vereinfacht in der Fig. 2 ersichtliche, als Ganzes mit 11 bezeichnete Vorrichtung zum Walzen eines Werkstücks oder Walzgutes 13 besitzt ein Gestell 15 und zwei um zueinander parallele, horizontale Drehachsen drehbare Walzen 16, 17. Jede Walze 16, 17 hat eine zylin­ drische, zum Angreifen am Walzgut 13 bestimmte Walzfläche. Die Walzen 16, 17 oder mindestens deren die Walzflächen 16a bzw. 17a bildenden Teile bestehen aus einem metallischen, elektrisch leitenden, bis mindestens zu einer Temperatur von 1000°C hitzebeständigen Material, nämlich aus der unter dem Handelsnamen NIMONIC bekannten Legierung, die als Hauptbe­ standteil Nickel, ferner Chrom sowie Kobalt und noch Zusätze von Titan, Aluminium, Kohlenstoff sowie Eisen aufweist. Die Walzen 16, 17 bzw. deren genannten Teile könnten jedoch statt dessen aus einer unter der Bezeichnung "Superalloy" bekannten Legierung mit Oxideinschlüssen bestehen, die Walztemperaturen bis 1200°C gestatten. Die Walze 16 ist beispielsweise mit Lagermitteln direkt und unverstellbar im Gestell 15 gelagert, während die Walze 17 in einem Walzenträger 18 gelagert ist, dessen Höhe mit einer Stellvorrichtung 19 zum Einstellen der Breite des zwischen den Walzflächen 16a, 17a der beiden Walzen 16 bzw. 17 vorhandenen Walzspaltes kontinuierlich verstellt werden kann. Die Einrichtung 11 besitzt zudem eine nicht ge­ zeichnete Antriebsvorrichtung, um die beiden Walzen beim Be­ trieb in gegenläufigen, durch Pfeile bezeichneten Richtungen zu drehen. Die beiden Walzen haben zum Beispiel Durchmesser von 5 cm bis 10 cm. Die Antriebsvorrichtung ist derart ausgebildet, daß die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen innerhalb eines sich beispielsweise ungefähr von 0,01 cm/s oder von von 0,1 cm/s bis 30 cm/s erstreckenden Bereichs kontinuierlich variiert werden können.

Die Vorrichtung 11 besitzt des weitern eine Heizvorrich­ tung 21, um die beim Betrieb am Werkstück bzw. Walzgut 13 angreifenden Bereiche der Walzen 16, 17 zu beheizen. Die Heizvorrichtung 21 ist beispielsweise zur induktiven Beheizung ausgebildet und besitzt eine Steuervorrichtung 22, die elek­ trische sowie elektronische Schaltungsmittel, nämlich unter anderem Generatormittel mit einem oder zwei Generatoren enthält. Zur Heizvorrichtung 21 gehören ferner mindestens zwei Induk­ tionsspulen 23, 24, von denen die eine in der Nähe der Walze 16 und die andere in der Nähe der Walze 17 angeordnet ist. Jede Induktionsspule 23, 24 hat eine einlagige, formfeste und im wesentlichen selbsttragende Wicklung, die entlang einem Umfangsabschnitt - zum Beispiel ungefähr entlang dem halben Umfang - der Walzfläche 16a bzw. 17a verläuft. Die beiden Spulen 23, 24 sind durch nur zum Teil gezeichnete, elektrische Leitungen mit den Generatormitteln der Steuervorrichtung 22 verbunden. Die Generatormittel besitzen einen für die beiden Induktionsspulen 23, 24 gemeinsamen Generator oder für jede Induktionsspule einen separaten Generator und können den beiden Induktionsspulen beim Betrieb Hochfrequenzströme mit einer zum Beispiel im Bereich von 100 kHz bis 500 kHz liegenden Frequenz zuführen. Die Generatormittel sind ferner derart ausgebildet, daß die von ihnen an die beiden Spulen abgegebenen Leistungen kontinuierlich verändert und eingestellt werden können. Die In­ duktionsspulen induzieren beim Betrieb in den die Walzflächen 16a, 17a bildenden Teilen der Walzen 16 bzw. 17 elektrische Ströme. Da es sich bei diesen um Hochfrequenzströme handelt, dringen sie nur bis in relativ geringe Tiefen ein, so daß die Walzen vor allem in den an ihre Walzflächen angrenzenden Bereichen erhitzt werden.

Die Vorrichtung 11 besitzt ferner für jede Walze 16, 17 mindestens einen Temperatursensor 25 bzw. 26 zum Messen der bei den Walzflächen 16a bzw. 17a herrschenden Temperaturen. Da diese Temperaturen beim Warmwalzen relativ schwierig zu messen sind, ist beispielsweise für jede Walze sowohl mindestens ein pyrometrischer Infrarotsensor als auch mindestens ein Thermo­ element vorhanden. Zudem können eventuell bei verschiedenen Umfangsstellen der Walzen Temperatursensoren angeordnet sein, wobei in der Fig. 2 schematisch für jede Walze nur ein Tempe­ ratursensor 25 bzw. 26 gezeichnet ist. Die Temperatursensoren 25, 26 sind durch vier nur zum Teil gezeichnete elektrische Leitungen mit der Steuervorrichtung 22 verbunden. Diese besitzt Temperaturmeßschaltungs- und -anzeigemittel zum Messen und Anzeigen der Temperaturen der beiden Walzflächen 16a, 17a. Die Steuervorrichtung 22 besitzt ferner manuell bedienbare Steuerelemente und Regelschaltungsmittel, um die beim Betrieb von den Generatormitteln an die beiden In­ duktionsspulen abgegebenen elektrischen Leistungen wahlweise manuell einzustellen oder automatisch zu regeln. Die automa­ tische Regelung kann zum Beispiel derart arbeiten, daß die Temperatur jeder Walzfläche bei einer bestimmten Meßstelle oder eine für zwei oder mehr Meßstellen gemittelte Temperatur gleich einem beispielsweise manuell einstellbaren Sollwert ist.

Die Vorrichtung 11 besitzt des weitern eine Kühlvorrich­ tung 27 zum Kühlen der die Walzen 16, 17 lagernden Lager­ mittel. Die Kühlvorrichtung 27 kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine Flüssigkeit zu den Lagermitteln und wieder von diesen weg zu leiten.

Die Vorrichtung 11 weist noch Mittel mit einer Schutz­ folien-Zufuhrvorrichtung 31 auf, um dem zwischen den beiden Walzen 16, 17 vorhandenen Walzspalt beim Warmwalzen zwei bandförmige Schutzfolien 32, 33 zuzuführen und diese zusammen mit dem Werkstück bzw. Walzgut 13 zwischen diesem und den beiden Walzen 16 bzw. 17 hindurchzuführen. Die Schutzfolien- Zufuhrvorrichtung 31 besitzt beispielsweise zwei Vorratsspulen 34, 35, die einen Vorrat der Schutzfolie 32 bzw. 33 tragen, so daß die Schutzfolien von den Vorratsspulen abgewickelt werden können. Ferner können Umlenk- und/oder Führungsrollen 36 zum Umlenken und/oder Führen der Schutzfolien sowie eventuell nicht gezeichnete Aufwickelspulen zum Aufwickeln der aus dem Walzspalt herausgelangenden Schutzfolien vorhanden sein. Im übrigen kann mindestens je eine der an den beiden Schutzfolien 32, 33 angreifenden Spulen oder Rollen durch die Antriebsvorrichtung der beiden Walzen 16, 17 oder durch eine separate Antriebsvorrichtung antreibbar sein. Die beiden Schutzfolien bestehen aus einem metallischen, bis zu einer Temperatur von mindestens 1000°C sowie vorzugsweise mindestens 1200°C hitzebeständigen, einigermaßen gut wärmeleitenden und relativ schwer oxidierbaren Material, nämlich Wolfram. Die bandförmigen Schutzfolien sind - parallel zu den Drehachsen der Walzen 16, 17 gemessen - mindestens gleich breit wie das Werkstück bzw. Walzgut 13 und vorzugs­ weise breiter als dieses. Die rechtwinklig zu den Drehachsen gemessene Dicke der Schutzfolien ist beispielsweise ungefähr 0,1 mm. Ferner ist die Länge der bandförmigen Schutzfolien mindestens gleich der Länge des Werkstücks bzw. Walzgutes 13.

Nachdem die Vorrichtung 11 beschrieben wurde, soll an­ schließend erläutert werden, wie das aus einem Draht mit kreisförmigem Querschnitt bestehende Werkstück oder Walzgut 13 durch Walzen weiterverarbeitet wird. Das Werkstück oder Walzgut 13 wird mehrmals, beispielsweise mindestens fünfzehn­ mal, durch den zwischen den beiden Walzen 16, 17 vorhandenen Walzspalt hindurch geführt und dabei durch Walzen verformt. Jeder Durchgang des Werkstücks oder Walzgutes durch den Walzspalt wird im folgenden als Walzdurchgang oder Walzvorgang bezeichnet. Die Breite des Walzspaltes wird bei den aufein­ anderfolgenden Walzdurchgängen mit Hilfe der Stellvorrichtung 19 derart eingestellt, daß die Dicke des Werkstücks oder Walzgutes bei jedem Walzdurchgang um beispielsweise höchstens 10% reduziert wird. Das Werkstück oder Walzgut 13 bildet dann spätestens nach einigen Walzdurchgängen ein flaches, im Querschnitt ungefähr rechteckförmiges Band.

Das Werkstück oder Walzgut 13 wird nach dem Ziehen des Drahtes sowie vor dem letzten Walzdurchgang mindestens einer Wärmebehandlung, nämlich Reaktionsglühung unterzogen. Dabei kann zum Beispiel nur eine einzige solche Wärmebehandlung zwischen dem zweitletzten und dem letzten Walzdurchgang durchgeführt werden. Das Werkstück oder Walzgut 13 wird bei der bzw. jeder Reaktionsglühung in Luft oder in einem weniger als 21 oder 20 Vol.-% Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff oder aus Stickstoff und Sauerstoff, beispielsweise während mindestens 24 Stunden, auf eine Reaktionstemperatur erhitzt, die je nach Gasgemisch mindestens 790°C, höchstens 845°C und beispielsweise ungefähr 840°C beträgt. Bei der bzw. jeder solchen Wärmebehandlung kann Sauerstoff aus der Umgebung des Werkstücks bzw. Walzgutes 13 durch den mindestens zum Teil aus Silber bestehenden Mantel des Werkstücks oder Walzgutes hindurch diffundieren und in dessen Kern eindringen. Bei einer solchen Wärmebehandlung bzw. Reaktionsglühung kann vorher calciniertes Material durch eine chemische Reaktion in die supraleitende Phase Bi(2223) umge­ wandelt werden. Nach der bzw. jeder solchen Wärmebehandlung kann sich das Werkstück bzw. Walzgut wieder langsam bis ungefähr auf Raumtemperatur abkühlen, bevor es gewalzt wird.

Das Werkstück oder Walzgut 13 wird beim Walzen zuerst kaltgewalzt und also bei einigen Walzdurchgängen ohne Be­ heizung der Walzen 16, 17 ungefähr bei normaler Raumtemperatur verformt. Beim Kaltwalzen werden die beiden Schutzfolien 32, 33 nicht benötigt, so daß das Werkstück oder Walzgut beim Kaltwalzen unmittelbar an den Walzflächen 16a, 17a der beiden Walzen anliegt.

Bei mindestens einem der Walzdurchgänge - nämlich vor­ zugsweise mindestens beim letzten Walzdurchgang - werden die an die Walzflächen 16a, 17a angrenzenden und diese bildenden Bereiche der beiden Walzen 16 bzw. 17 mit der Heizvorrichtung 21 beheizt, so daß das Werkstück oder Walzgut 13 durch Warmwalzen verformt wird. Des weiteren werden nun auch die beiden bandförmigen Schutzfolien 32, 33 - wie in der Fig. 2 dargestellt - zusammen mit dem bandförmigen Werkstück oder Walzgut 13 zwischen den beiden Walzen 16, 17 hindurchbewegt, so daß diese nicht mehr direkt, sondern über die Schutzfolien am Werkstück bzw. Walzgut angreifen.

Das Werkstück oder Walzgut 13 kann den beiden Walzen auch zum Warmwalzen in kaltem Zustand - d. h. ungefähr bei Raumtemperatur - zugeführt werden. Die beheizten Walzen 16, 17 geben dann Wärme durch die sie und das Werkstück bzw. Walzgut 13 berührenden Schutzfolien 32, 33 hindurch an das Werkstück bzw. Walzgut ab. Die Wärme gelangt dabei durch die den beiden Walzen 16, 17 zugewandten, an den Schutzfolien 32, 33 anliegenden, im Querschnitt geraden Oberflächenbereiche des bandförmigen Werkstücks oder Walzgutes 13 hindurch in dieses hinein. Die Temperatur kann in den Schutzfolien 32, 33 und im Innern des Werkstücks oder Walzgutes 13 zu dessen Mitte hin abnehmen. Da die Schutzfolien nur ungefähr 0,1 mm dick sind und da das Werkstück bzw. Walzgut auch nur eine geringe, beim letzten Walzdurchgang höchstens 3 mm, mindestens 0,01 mm und beispielsweise ungefähr 0,1 mm betragende Dicke und dement­ sprechend pro Längeneinheit nur eine kleine Wärmekapazität hat, ist das Temperaturgefälle in den zwei Schutzfolien und im Werkstück bzw. Walzgut jedoch relativ gering. Die Temperatur eines bestimmten Abschnitts des Werkstücks bzw. Walzgutes 13 steigt daher beim Passieren des Walzspaltes schnell annähernd auf die Temperatur der Walzflächen 16a, 17a der beiden Walzen an und sinkt danach wieder auf Raumtemperatur ab. Der genannte Abschnitt des Werkstücks oder Walzgutes hat nur während einer kurzen, beispielsweise höchstens 10 Sekunden betragenden Zeitdauer eine wesentlich über der normalen Raumtemperatur liegende Temperatur.

Das Warmwalzen kann wie das Kaltwalzen in Luft durchge­ führt werden. Das Warmwalzen kann jedoch auch in einer Um­ gebung durchgeführt werden, die weniger als 20 Vol.-% Sauer­ stoff oder gar keinen solchen enthält.

Das Werkstück bzw. Walzgut 13 wird beim Warmwalzen auf eine mindestens 300°C, zweckmäßigerweise mindestens 500°C, vor­ zugsweise mindestens 700°C und noch besser ungefähr oder mindestens 800°C betragende Temperatur erhitzt. Gemäß den durchgeführten Untersuchungen ist es günstig, wenn die Maxi­ maltemperatur des Werkstücks bzw. Walzgutes beim Warmwalzen annähernd gleich der Reaktionstemperatur ist, bei der sich ein Oxidgemisch und die Phase Bi(2212) in die Phase Bi(2223) umwandelt. Da die Phase Bi(2223) bei einer Erhitzung auf eine zu hohe Temperatur in einen anderen Zustand übergeht, soll die Temperatur des Werkstücks bzw. Walzgutes beim Warmwalzen vorzugsweise höchstens gleich der genannten Reaktionstempe­ ratur und sicherheitshalber eher etwas kleiner als diese, aber vorzugsweise höchstens 100°C und noch besser höchstens 50°C kleiner als die Reaktionstemperatur sein. Die Temperatur des Werkstücks oder Walzgutes 13 kann beim Warmwalzen in einer Luft enthaltenden Umgebung beispielsweise etwa 800°C bis 835°C oder eventuell bis 840°C betragen.

Die an die Walzflächen 16a, 17a angrenzenden Bereiche der beiden Walzen 16 bzw. 17 können daher zum Beispiel derart beheizt werden, daß ihre Temperatur entsprechend der gewünschten Temperatur des Werkstücks bzw. Walzgutes mindestens 300°C, vorzugsweise mindestens 500°C sowie beispielsweise mindestens 800°C und beispielsweise höchstens ungefähr 805°C beträgt. Da zwischen den Walzen und dem Werkstück bzw. Walzgut ein kleines Temperaturgefälle vorhanden ist, kann die Temperatur der Walzen eventuell sogar einige Grad höher als die genannte Reaktionstemperatur sein und beispielsweise ungefähr 845°C oder sogar bis ungefähr 850°C betragen. Da die Temperaturen der Walzflächen entlang dem Walzenumfang variieren kann, hängen die maximal zulässigen Temperaturen der Walzen auch von dem gewählten Meßstellen, der Meßmethode sowie der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ab. Im übrigen können die Temperaturen der Walzen beim Warmwalzen mit Hilfe der Steuervorrichtung 22 beispielsweise wahlweise manuell eingestellt oder automatisch auf einen eingestellten Sollwert geregelt werden.

Wie vorgängig erörtert, kann die Maximaltemperatur, die das Werkstück oder Walzgut 13 beim Durchlaufen des Walzspaltes erreicht, zwar kleiner sein als die Temperatur der Walzflächen 16a, 17a. Bei gegebener Temperatur und Umfangsgeschwindigkeit der Walzflächen, wird das Werkstück bzw. Walzgut 13 beim Durchlaufen des Walzspaltes jedoch immer annähernd auf die gleiche Maximaltemperatur erhitzt, so daß diese Temperatur gut kontrollierbar und reproduzierbar ist.

Die eventuell schon beim Calcinieren und spätestens bei der vor dem letzten Walzdurchgang erfolgenden Wärmebehand­ lung des Werkstücks bzw. Walzgutes in dessen Kern entstehenden Kristallite oder Körner der Phase Bi(2223) werden beim Walzen gegeneinander verschoben und wahrscheinlich auch einzeln verformt. Dabei werden die mehr oder weniger plättchenförmigen Kristallite oder Körner gerichtet und in eine ungefähr zu den beiden (breiten) Oberflächen oder Breitseiten des bandförmigen Werkstücks oder Walzgutes parallele Lage gebracht.

Der Kern des Werkstücks bzw. Walzgutes wird beim Walzen texturiert. Beim Warmwalzen hat das Werkstück bzw. Walzgut eine höhere Duktilität als beim Kaltwalzen, so daß die Kristallite beim Warmwalzen besser oder gleichmäßiger gerichtet werden als beim Kaltwalzen. Dementsprechend wird die Texturierung durch das Warmwalzen wesentlich verbessert.

Gemäß durchgeführten Versuchen bleibt das Werkstück bzw. Walzgut 13, wenn es beim Warmwalzen in Kontakt mit dem be­ heizten Walzen gelangt, mehr oder weniger fest an diesen haften. Durch die beiden aus Wolfram bestehenden Schutzfolien 32, 33 wird vermieden, daß das bandförmige Werkstück bzw. Walzgut 13 an den Walzen anhaftet, wobei die Schutzfolien weder an den Walzen noch am Werkstück bzw. Walzgut anhaften. Bei den Versuchen wurde festgestellt, daß die Oberflächen der Schutzfolien 32, 33 beim Warmwalzen ein wenig verändert und leicht oxidiert werden. Es ist daher vorteilhaft, jede Schutzfolie nur für einen einzigen Warmwalzdurchgang - d. h. eine Warmverformung bewirkenden Walzdurchgang - oder höchstens für einige wenige Warmwalzdurchgänge zu benutzen.

Nach dem letzten Walzdurchgang wird das normalerweise bandförmige Werkstück bzw. Walzgut nochmals einer Wärmebehand­ lung unterzogen und während mindestens 10 Stunden - beispiels­ weise während ungefähr 100 Stunden - in Luft auf ungefähr 840°C erhitzt.

Die Fig. 3 zeigt einen nicht-maßstäblichen Querschnitt durch einen gemäß dem vorgängig beschriebenen Verfahren her­ gestellten Leiter 41. Dieser ist bandförmig und hat zwei einander abgewandte, im wesentlichen ebene und zueinander parallele Oberflächen 41a, welche die Breitseiten des Leiters bilden. Der Leiter 41 hat einen supraleitenden Kern 42, der zu einem großen Teil aus plättchenförmigen Kristalliten bzw. Körnern der Phase Bi(2223) besteht. Der den Kern 42 im Querschnitt umschließende Mantel 43 des fertigen Leiters 41 besteht aus dem gleichen Material wie der Mantel 3 des Ausgangs-Werkstücks, also beispielsweise aus reinem Silber oder eventuell aus einer Silberlegierung oder aus einem Silber und mindestens ein Oxid enthaltendem Verbundmaterial.

Die parallel zu den Oberflächen 41a gemessene Breite des Leiters 41 beträgt normalerweise mindestens 1 mm, häufig 2 mm bis 10 mm und zum Beispiel 3 bis 4 mm. Die rechtwinklig zu den Oberflächen 41a gemessene Dicke des Leiters 41 beträgt zum Beispiel ungefähr 0,05 mm bis 0,2 mm. Die Länge des Leiters 41 kann an den vorgesehenen Verwendungszweck angepaßt werden und zum Beispiel mindestens 10 cm oder mindestens 1 m und nötigenfalls auch mindestens 100 m betragen.

Die Fig. 4 zeigt eine mit einem Elektronenmikroskop er­ stellte Fotografie einer Schnittfläche durch den supraleiten­ den Kern eines bandförmigen Leiters, der bei seiner Her­ stellung gemäß der Erfindung zuerst bei mehreren Walz­ durchgängen kaltgewalzt und beim letzten Walzdurchgang warmgewalzt wurde und bei dem der aus Silber bestehenden Mantel weggeätzt wurde. Die bei vollständigem Leiter an den Mantel angrenzende, ungefähr zu den Oberflächen 41a des ganzen Leiters parallele Außenfläche des Kerns ist mit 45 bezeich­ net. Der sich am unteren Rand der Fotografie befindende Bereich 46 des Kerns liegt im Inneren von diesem, beispiels­ weise in der Nähe von dessen Mittelfläche. Wie man in der Fig. 2 sehen kann, ist der Kern gut parallel zu seiner Oberfläche texturiert, wobei die Texturierung gegen die Mittelfläche des Kerns hin abnimmt.

Die Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 entsprechende Fotografie einer Schnittfläche eines Kerns eines bandförmigen Leiters, der in konventioneller, nicht-erfindungsgemäßer Weise bei allen Walzdurchgängen kaltgewalzt wurde. Abgesehen davon wurde der Leiter mit der in der Fig. 5 ersichtlichen Schnittfläche genau gleich hergestellt wie der Leiter mit der in der Fig. 4 ersichtlichen Schnittfläche. Bei der in der Fig. 5 dar­ gestellten Schnittfläche ist die Außenfläche des Kerns mit 45 und dessen innerer Bereich mit 46 bezeichnet. Ein Vergleich der Fig. 4 und 5 zeigt, daß der Kern des beim letzten Walzdurchgang warmgewalzten Leiters wesentlich besser und regelmäßiger texturiert ist als beim ausschließlich kaltgewalzten Leiter.

Bei einem gemäß der Erfindung beim letzten Walzdurchgang warmgewalzten Leiter mit einer Temperatur von 77 K ergab sich bei Abwesenheit eines Magnetfeldes eine kritische Stromdichte j_c von 17 500 A/cm². Beim besten ausschließlich kalt­ gewalzten, aber sonst gleich hergestellten Leiter wurde bei gleichen Meßbedingungen eine kritische Stromdichte j_c von 14 000 A/cm² gemessen. Der beim letzten Walzdurchgang warmgewalzte, bandförmige Leiter ergab also eine deutlich größere, kritische Stromdichte als der beste ausschließlich kaltgewalzte, bandförmige Leiter.

Es wurden auch Messungen mit einem zu den im wesentlichen ebenen Oberflächen der Leiter parallelen Magnetfeld durch­ geführt, wobei die Temperatur der Leiter ebenfalls 77 K betrug. Die Fig. 6 enthält ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ergebnisse solcher Messungen. Auf der Abszisse des Diagramms ist die Induktion B eines zu den ebenen Oberflächen der Leiter parallelen Magnetfeldes in Tesla aufgetragen. Auf der Ordinate ist die auf den magnetfeldfreien Zustand nor­ mierte, kritische Stromdichte, d. h. das Verhältnis j_c/j_c,0 aufgetragen. Dabei bezeichnet j_c die in Abhängigkeit des Magnetfeldes variierende, kritische Stromdichte und j_c,0 die sich in Abwesenheit eines Magnetfeldes, d. h. bei B = 0 Tesla ergebende, kritische Stromdichte. Die Kurve 51 zeigt die Abhängigkeit der normierten, kritischen Stromdichte vor der Induktion B eines gemäß der Erfindung beim letzten bzw. Walzdurchgang warmgewalzten Leiters. Die Kurve 52 zeigt die Abhängigkeit der normierten, kritischen Stromdichte von der Induktion für den besten nicht-erfindungsgemäß hergestellten ausschließlich kaltgewalzten Leiter.

Wie man der Fig. 6 entnehmen kann, wird die kritische Strom­ dichte bei dem erfindungsgemäß beim letzten Walzdurchgang warmgewalzten, bandförmigen Leiter durch ein parallel zu seinen ebenen Oberflächen gerichtetes Magnetfeld bedeutend weniger reduziert als beim ausschließlich kaltgewalzten Leiter. Gemäß der Kurve 31 verkleinert zum Beispiel eine Induktion von 1 Tesla die kritische Stromdichte des beim letzten Walzdurchgang warmgewalzten Leiters ungefähr um einen Faktor 5, während eine gleich große Induktion die kritische Stromdichte beim ausschließlich kaltgewalzten Leiter ungefähr um einen Faktor 8 reduziert.

Man kann anstelle des nur einen einzigen Kern 2 aufwei­ senden Ausgangs-Werkstücks 1 auch ein Ausgangs-Werkstück mit mehreren Kernen bilden, die in eine mit dem Mantel des Aus­ gangs-Werkstücks zusammenhängende Matrix eingebettet sind. Der Mantel und die Matrix können wie beim Werkstück 1 min­ destens zum Teil aus Silber bestehen. Ein mehrere Kerne auf­ weisendes Ausgangs-Werkstück kann analog wie das Ausgangs- Werkstück 1 zu einem bandförmigen Leiter verarbeitet werden.

Die Fig. 7 zeigt einen Querschnitt eines solchen mit 61 bezeichneten Leiters, der eine Anzahl supraleitender Kerne 62 und einen diesen umschließenden Mantel 63 aufweist, der mindestens zum Teil aus Silber besteht. Das den Mantel bil­ dende Material bildet dabei auch eine Matrix, in welche die Kerne 62 eingebettet sind. Ein solcher Leiter kann beispiels­ weise 1 mm bis 10 mm breit und 0,05 mm bis 0,3 mm dick sein. Im übrigen kann die Anzahl Kerne in weiten Grenzen variiert werden.

Das Verfahren für die Herstellung eines Leiters und die Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens können in verschiedener Hinsicht geändert werden.

Zum Beispiel kann man einerseits das durch Hämmern und Ziehen gebildete, drahtförmige, im Querschnitt kreisförmige Werkstück vor dem Walzen noch derart verformen, daß es im Querschnitt ungefähr viereckförmig wird. Andererseits kann man das Hämmern und/oder das Ziehen des Werkstückes eventuell ersatzlos weglassen oder durch andere Umformvorgänge ersetzen. Des weitern kann man das zur Bildung eines Leiters dienende Werkstück oder Walzgut nicht nur beim letzten Walzdurchgang, sondern mindestens noch bei einem andern Walzdurchgang oder sogar bei allen Walzdurchgängen warmwalzen.

Ferner kann die Heizvorrichtung 21 anstelle der Induk­ tionsspulen 23, 24 oder möglicherweise zusätzlich zu diesen elektrische Heizwiderstände zum Beheizen der Walzen 16, 17 aufweisen. Die Heizwiderstände können zum Beispiel durch zwei Heizschalen gebildet sein, von denen jede aus elektri­ schem Widerstandsmaterial besteht und eine der Walzen in kleinem Abstand von dieser im Querschnitt teilweise um­ schließt. Die Steuervorrichtung 22 kann dann ausgebildet sein, um einen elektrischen Strom durch die Heizschalen hindurch zu leiten.

Des weiteren könnte man die Heizvorrichtung vielleicht sogar mit Gasbrennern oder mit irgendwelchen anderen Heiz­ mitteln zum Beheizen der Walzen versehen.

Ferner kann die Vorrichtung 11 noch mit Heizmitteln ausgerüstet werden, um die Schutzfolien 32, 33 und/oder das Werkstück bzw. Walzgut 13 für den Walzvorgang bereits zu erwärmen, bevor die Walzen 16, 17 die Schutzfolien berühren und diese an das Werkstück bzw. Walzgut andrücken.

Die Vorrichtung 11 kann zum Beispiel noch mit einem wärme­ isolierenden Gehäuse versehen werden, das die Walzen 16, 17 oder mindestens deren mittleren, sich zwischen den Lagern befindenden Abschnitte und eventuell auch noch mindestens einen Teil der Umlenk- und/oder Führungsrollen 36 mindestens teilweise und vorzugsweise möglichst vollständig sowie all­ seitig umschließt und gegen die Umgebung abgrenzt. Die Heizvorrichtung 21 kann dann zusätzlich noch Heizmittel auf­ weisen, um den vom Gehäuse umschlossenen Innenraum oder - genauer gesagt - das in diesem vorhandene Gas und die in diesem vorhandenen Teile abgesehen von den gekühlten Lagern zu erhitzen. Der Innenraum kann zum Beispiel bis auf die vorgesehene Temperatur der Walzen 16, 17 erhitzt werden. Das Werkstück und/oder Walzgut 13 und die Schutzfolien 32, 33 werden dann im genannten Innenraum bereits erwärmt, bevor sie zu den Walzen gelangen.

Die Abmessungen des Ausgangs-Werkstücks 1 und des fertigen Leiters können selbstverständlich in weiten Grenzen variiert werden.

Ferner kann man möglicherweise Schutzfolien 32, 33 ver­ wenden, die statt aus Wolfram aus einem anderen metallischen Material bestehen, das ausreichend hitzebeständig, oxidations­ resistent, wärmeleitend, fest sowie flexibel ist und beim Warmwalzen ein Anhaften des Werkstücks an den Walzen verhindert. Die Schutzfolien können beispielsweise anstelle von Wolfram oder zusätzlich zu diesem aus mindestens einem der Materialien Molybdän, Tantal, Niob, Vanadium, Stahl bestehen.

Zudem kann mindestens diejenige Oberfläche jeder band­ förmigen Schutzfolie 32, 33, die bei der Verwendung der letzteren am Werkstück und/oder Walzgut 13 anliegt, passi­ vieren, bevor die Schutzfolie zwischen den beiden Walzen 16, 17 hindurchbewegt wird. Zum Passivieren kann man zum Beispiel die genannte Oberfläche oder beide Oberflächen jeder Schutzfolie durch Besprühen mit einer Dispersion beschichten. Diese weist eine Flüssigkeit mit einem flüssigen, beispiels­ weise organischen Bindemittel und ein in der Flüssigkeit dispergiertes, aus sehr feinen Teilchen bestehendes, nichtmetallisches Passivierungsmaterial auf. Das letztere kann zum Beispiel als Graphit und/oder Bornitrid und/oder Aluminiumoxid bestehen. Die Dispersion kann zum Beispiel auf die Schutzfolien aufgesprüht werden, wenn diese von den Vorratsspulen der Schutzfolien-Zufuhrvorrichtung 31 dem Walzspalt zwischen den Walzen 16, 17 zugeführt werden. Jede Schutzfolie hat nach dem Trocknen der Dispersion eine bandförmige, metallische Schicht und auf mindestens einer von deren zwei Oberflächen eine abgesehen vom Bindemittel aus dem Passivierungsmaterial bestehende Schicht. Deren Dicke beträgt vorzugsweise höchstens 0,1 mm. Wenn die Schutzfolien zwischen den Walzen 16, 17 und dem Werkstück und/oder Walzgut 13 hindurchbewegt werden, trägt die Passivierung dazu bei, ein Anhaften der Schutzfolien am Werkstück und/oder Walzgut zu vermeiden.

Des weiteren kann die Vorrichtung 11 mehrere Paare von Walzen aufweisen, die zusammen einen Walzspalt begrenzen, so daß das Werkstück bzw. Walzgut nacheinander von zwei oder mehr verschiedenen Walzenpaaren gewalzt werden kann.

Eventuell kann das zur Bildung des Kerns des Ausgangs- Werkstücks dienende Kernbildungsmaterial statt aus einem Pulvergemisch von Oxiden und Carbonaten bereits aus einem festen, kompakten Körper bestehen, der die erforderlichen Metalloxide oder in solche umwandelbare Vorläufer-Stoffe enthält.

Ferner kann das zur Bildung des Kerns des Ausgangs- Werkstücks dienende Kernbildungsmaterial bereits aus der vor­ reagierten, gewünschten supraleitenden Phase bestehen, bei­ spielsweise also einer der beschriebenen Phasen Bi(2223) und Bi(2212) oder auch aus einer der in Fachkreisen ebenfalls bekannten Phasen Y(123), Y(124), Tl(1223), Tl(2223), Hg(2201), Hg(1223). Die optimalen Temperaturen der Walzen und des Werkstücks bzw. Walzgutes beim Warmwalzen können dann entsprechend angepaßt werden und beispielsweise im Bereich von ungefähr 700°C bis ungefähr 1000°C oder sogar bis 1200°C liegen.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Leiters mit mindestens einem texturierten, supraleitenden Kern (42, 62), wobei ein Walzgut (13) mit mindestens einem Kern und einem den bzw. jeden Kern umschließenden Mantel gebildet und bei mindestens einem Walzdurchgang zwischen zwei Walzen (16, 17) verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die am Walzgut (13) angreifenden Bereiche der Walzen (16, 17) bei mindestens einem Walzdurchgang beheizt werden, so daß das Walzgut (13) durch Warmwalzen verformt wird, und daß bei dem bzw. jedem unter einer Beheizung von Walzen-Bereichen erfolgenden Walzdurchgang zwischen jeder der beiden Walzen (16, 17) und dem Walzgut (13) eine zumindest zum Teil metallische Schutzfolie (32, 33) zusammen mit dem Walzgut (13) zwischen den Walzen (16, 17) hindurchbewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzgut (13) bei mehreren Walzdurchgängen verformt wird und daß die am Walzgut (13) angreifenden Bereiche der Walzen (16, 17) mindestens beim letzten Walzdurchgang beheizt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die am Walzgut (13) angreifenden Bereiche der Walzen (16, 17) und/oder das Walzgut (13) bei dem bzw. jedem unter einer Beheizung von Walzen-Bereichen erfolgenden Walzdurchgang des Walzgutes (13) auf eine Temperatur erhitzt werden, die mindestens 300°C, vorzugsweise mindestens 500°C und beispielsweise 700°C bis 1200°C beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen der Walzen (16, 17) beim Warmwalzen gemessen und die Temperaturen der Walzen (16, 17) auf einen konstanten Wert geregelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der bzw. jeder Kern des Walzgutes Metalloxide, insbesondere Oxide von Wismuth, Blei, Strontium, Calcium und Kupfer aufweist, daß das Walzgut (13) vor dem bzw. vor mindestens einem durch Warmwalzen erfolgenden Walzdurchgang mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen und bei dieser auf eine Reaktionstemperatur erwärmt wird, bei der mindestens ein Teil der Metalloxide in eine supraleitende Phase umgewandelt wird, und daß das Walzgut (13) beim Warm­ walzen auf eine Temperatur erhitzt wird, die höchstens gleich der Reaktionstemperatur und vorzugsweise kleiner, beispiels­ weise bis höchstens 100°C kleiner, als die Reaktionstempe­ ratur ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch daß der bzw. jeder Kern des Walzgutes (13) aus einem Material gebildet wird, das mindestens zum Teil, vorzugsweise mindestens zum größten Teil und vorzugsweise vollständig aus einer supraleitenden Phase besteht, bevor es vom Mantel des Walzgutes (13) umschlossen ist, und daß der Leiter nach seiner Fertigstellung die gleiche supraleitende Phase enthält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperatur der Walzen (16, 17) gemessen und die Heizleistung beim Beheizen der Walzen (16, 17) derart eingestellt wird, daß die Temperatur der Walzen (16, 17) gleich einem vorgegebenen Sollwert ist, wobei die Heizleistung manuell und/oder automatisch geregelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schutzfolien (32, 33) bis mindestens 1000°C und vorzugsweise bis mindestens 1200°C hitzebeständig sind und zumindest zum Teil aus mindestens einem der Materialien Wolfram, Molybdän, Stahl, Tantal, Niob, Vanadium bestehen, wobei die Schutzfolien (32, 33) beim Passieren der Walzen (16, 17) an einem vorzugsweise aus einer Nickellegie­ rung bestehenden Bereich der Walzen (16, 17) anliegen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die zum Anliegen am Walzgut (13) bestimmte Oberfläche jeder Schutzfolie (32, 33) passiviert wird, bevor die Schutzfolien (32, 33) zwischen den Walzen (16, 17) hindurchbewegt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolien (32, 33) zum Passivieren mit Graphit und/oder Bornitrid und/oder Aluminiumoxid beschichtet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schutzfolien (32, 33) zum Passivieren mit einer Dispersion besprüht werden, die ein flüssiges Binde­ mittel und dispergierte, feste Teilchen aufweist.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit mindestens zwei Walzen (16, 17) zum Walzen des sich zwischen ihnen befindenden Walzgutes (13), gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung (21) zum Beheizen von am Walzgut (13) angreifenden Bereichen der Walzen (16, 17) und durch eine Vorrichtung (31), um zwischen jeder der beiden Walzen (16, 17) und dem Walzgut (13) eine Schutzfolie (32, 33) zusammen mit dem Walzgut (13) hindurchzuführen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (16, 17) mindestens zum Teil elektrisch leitend sind und daß die Heizvorrichtung (21) zur Beheizung der Walzen (16, 17) durch Induktion mit einem Hochfrequenz­ feld ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizvorrichtung die Walzen (12, 13) im Querschnitt teilweise umschließende Heizschalen aus einem elektrischen Widerstandsmaterial aufweist, durch welche ein elektrischer Strom geleitet wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse vorhanden ist, das einen die beiden Walzen enthaltenden Innenraum min­ destens teilweise gegen die Umgebung abgrenzt, und daß die Heizvorrichtung den Innenraum des Gehäuses beheizt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 15, gekennzeichnet durch Temperatursensoren (15, 26) zum Messen der Temperaturen der beheizten Bereiche der Walzen (16, 17).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den Temperatursensoren (15, 26) und mit der Heizvorrichtung (21) verbundene Steuervorrichtung (22) vorhanden ist, die die beim Warmwalzen mit den Temperatursensoren (15, 26) gemessenen Temperaturen durch Regeln der Heizvorrichtung (21) auf einem konstanten Wert hält.