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Verfahren zur Wärmebehandlung von metallen und Metallegierungen in
langgestreckter Form, insbesondere von gleichförmig--induktiv belasteten Leitern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erhitzen von Metall und Metalllegierungen,
die schmal und lang geformt sind und aus einem Draht, einem Band oder einer Anzahl
von Drähten oder Bändern bestehen oder als Bänder und Drähte ein Kabel bilden und
im folgenden allgemein als ein Leiter bezeichnet werden. Im besonderen bezieht sich
die Erfindung auf das Ausglühen von mit Material zur induktiven Belastung versehenen
Telegraphen- oder Fernsprechleitern.
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Es ist bekannt, daß Metalle und Metalllegierungen, z. B. Kupfer, schnell
schlecht werden, wenn sie in der Luft oder in Gegenwart von reduzierenden Gasen
erhitzt werden, und selbst kleine Mengen solcher Gase haben eine ausgeprägte Wirkung
auf die Eigenschaften der Metalle und Metallegierungen. Um die größte Permeabilität
des Belastungsmaterials hervorzubringen, ist es üblich, den Leiter durch .ein Rohr
aus hitzebeständigem Stoff zu führen, das im Innern eines Ofens angebracht ist,
und in das Rohr ein inertes Gas, z. B. Stickstoff, zu leiten, um eine Oxydation
des Metalls zu vermeiden. Ferner wird dieses Rohr im allgemeinen über den Ofen hinaus
verlängert, damit der mit Belastungsmaterial versehene Leitier nach dem Verlassen
dies Ofens bis zu seinem Erkalten gegen Oxydation geschützt ist; das verlängerte
Rohr kann mit einem Mantel umgeben werden, durch welchen ein kalter Wasserstrom
geschickt wird.
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Der Erfolg des Ausglühens wird wesentlich b.eeinflußt durch die Verteilung
und die Strömung des inerten -Gases in dem Rohr, und es ist Zweck der Erfindung,
eine Einrichtung zu treffen, durch welche diese Verteilung und Strömung des Gases
derart wird, daß der bestmögliche Erfolg erzielt wird.
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Um den Zweck .der Erfindung vollkommen klarzustellen, ist noch darauf
hinzuweisen,, daß neben, der Notwendigkeit,eine unzulässige Oxydation. des mit Belastungsmaterial
versehenen Leiters zu vermeiden, noch darauf Rücksicht zu nehmen ist, solchen Sauerstoff
zurückzuhalten, welcher bereits in dem Kupfer eingeschlossen ist, da das Küpfer
brüchig wird, wenn dieser Sauerstoff aus ihm entfernt wird. Jeder mit Belastungsmaterial
versehene Leiter hat jedoch im allgemeinen auf jedem der Teile, aus denen er zusammengesetzt
ist,
eine Ölschicht, welche bei den verschiedenen Vorgängen während
der Herstellung entsteht und beinahe unvermeidlich ist. Wenn die Temperatur des
Leiters in dem Heizrohr steigt, wird dieses Öl verflüchtigt, und die entstehenden
Dämpfe kommen in. Berührung mit dem weiterhin noch in. dem Rohr befindlichen Leiter,
welcher bis zur Rotglut erhitzt wird; der Wasserstoff dieser Dämpfe verbindet _sich
mit dem Sauerstoff in dem Kupfer, so daß dieses in den obenerwähnten brüchigen Zustand
übergeht.
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Um dies zu vermeiden, wird das inerte Gas in. das Rohr nahe an der
Stelle eingeführt, wo der Draht den. Ofen verläßt und in den zur Kühlung vorgesehenen
Teil des Rohrs eintritt. Die Wirkung dieser Anordnung ist die, daß das eintretende,
Gas sich in zwei Ströme teilt, von denen einer durch das Kühlrohr und so nach der
Außenluft fließt und der andere durch das Heizrohr, wo er auf die Öldämpfe trifft
und diese zu der Außenluft an dem. Ende führt, wo der Leiter in das Rohr eintritt.
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil., daß das kalte Gas, welches
die Oberfläche des Leiters an der Stelle trifft, wo er noch auf seiner kritischen
Temperatur oder darüber ist, diese mit unzulässiger Plötzlichkeit abkühlt.
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Gemäß der Erfindung wird dem Heizrohr, durch welches der Leiter .oder
der zu behandelnde Gegenstand :geführt wird, ein inertes Gas an zwei Stellen zugeführt,
von denen die eine verhältnismäßig nahe dem Anfang der Heizzone und die andere nahe
dem Ende der Heizzone liegt.
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Das Gas kann diesen beiden Stellen. durch ein einziges Rohr zugeführt
werden, welches innerhalb des Ofens eine beträchtliche, dem Temperaturgefälle innerhalb
des Heizrohres und der Durchf"ährungsgeschwindigkeit ,des Leiters angepaßte Länge
hat, bevor es mit dem Heizrohr in Verbindung kommt.
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Die erste der genannten Gasentrittsstellen ist zweckmäßig unterteilt.
Zu diesem Zweck hat ein in der Nähe der Eintrittsstelle liegender Teil des Heizrohres
einen Mantel und eine Anzahl Löcher, welche eine Verbindung mit dem Innenrauen des
Mantels herstellen. In diesen wird das Gas geleitet, und zwar vorzugsweise durch
ein Rohr, das auf der Seite des Mantels eintritt, die den Löchern in dem Heizrohr
gegegüberliegt.
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Für die zweite Gaseintrittsstelle kann auch ein zweites Rohr für die
Zuführung von Gas nach dem Heizrohr vorgesehen sein. Das Heizrohr wird zur Bildung
eines Kühlrohres verlängert und diese Verlängerung zweckmäßig mit einem Wassermantel
umjeben. Wenn zwei Rohre für die Zuleitung von Gas vorgesehen sind, kann der Druck
so eingestellt werden, daß praktisch alles Gas im ringförmigen Innenraum des Mantels
und das .durch die Löcher in das Heizrohr eintretende Gas am Eintrittsende an die
Außenluft abgegeben wird, während: das Gas von dem zweiten. Zuführungsrohr im wesentlichen
längs dies Heizrohres in entgegengesetzter Richtung strömt.
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Es ist ersichtlich, daß die Gase auf eine Temperatur gebracht werden,
.die in der Nähe der Temperatur des Leiters liegt, bevor sie mit diesem in Berührung
kommen, und daß alle Spuren von Öl und Fett auf dem der Rehandlung unterliegenden
Gegenstand verflüchtigt und in ,düse Augenluft zusammen mit irgendwelchen Schmutzteilen
hinausgjeblasen werden.
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Es hat sich herausgestellt, daß bei Leitern mit einer starken Ölschicht
ein hoher Druck des inerten Gasies erforderlich ist, um das verflüchtigte Öl schnell
abzuführen, und infolgedessen isst eln möglichst freier Austritt erwünscht. Dies
wird ebenfalls durch den Mantel um das durchlöcherte Heizrohr erreicht. Beim Fehlen
dieses Mantels würde der verflüchtigte Stoff den Ofen füllen, und dies wäre bei
bestinunten Arten von Öfen schädlich, x. B. bierelektrischen Öfen mit Widerstandishetzung.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen von Vorrichtungen zur
Ausübung des Verfahrens beispielsweise dargestellt.
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Abb. i und 2 zeigen Vorrichtungen zier Ausglühen eines mit Belastungsmaterial
versehenen Telegraphen- oder-Fernsprechleiters, jedoch kann der Ofen natürlich entsprechend
anderen Verhältnissen abgeändert werden. i In Abb. i ist i der Ofen, welcher vorzugsweise
elektrisch geNeizt wird unld dessen Länge zweckmäßig etwa 3i/2 m beträgt. In dem
Ofen isst ein Heizrohr z angeordnet, das zwei Gaseintrittsstellen 3 und q. hat,
die mit einer Röhre 5 für die Zuleitung von Gas verbunden sind. Das Heizrohr hat
eine ein Kühlrohr 6 bildende Verlängerung, welche von einem Wassermantel 7 umhüllt
ist.
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In Abb. z ist ein Teil. des Heizrohres mit einem Mantel
8, und dieser ist mit -einer Zuleitungsröhre 9 versehen; die zweite Eintrittsstelle
wird mit Gas durch ein Rohr io beliefert.
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Der erste Teil des Heizrohres ist- durchlöchert, wie bei i i angedeutet,
so da,ß das Gas von dem Mantelraum in das Innere des Heizrohres gelangen kann.
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Beien Betrieb wird der mit Belastungsmaterial versehene Leiter in
das Ausglührohr von der linken Seite des Ofens i hereingeführt, und durch das Zuleitungsrohr
oder die Rohre
wird Stickstoff geleitet, dessen Druck nach W-nsch
eingestellt werden. kann.-