EP3597321A1 - Verfahren zum entzundern eines kupferausgangsmaterials für ein fertigen eines kupferproduktes und kupferprodukt - Google Patents

Verfahren zum entzundern eines kupferausgangsmaterials für ein fertigen eines kupferproduktes und kupferprodukt Download PDF

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EP3597321A1
EP3597321A1 EP19180051.5A EP19180051A EP3597321A1 EP 3597321 A1 EP3597321 A1 EP 3597321A1 EP 19180051 A EP19180051 A EP 19180051A EP 3597321 A1 EP3597321 A1 EP 3597321A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
copper
starting material
descaling
pressure
copper starting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19180051.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Schwedler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kme Mansfeld GmbH
Original Assignee
Kme Mansfeld GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kme Mansfeld GmbH filed Critical Kme Mansfeld GmbH
Publication of EP3597321A1 publication Critical patent/EP3597321A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/04—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing
    • B21B45/08—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing hydraulically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/005—Copper or its alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0239—Lubricating
    • B21B45/0242—Lubricants

Definitions

  • the invention relates to a method for descaling a copper starting material for producing a copper product, the copper starting material at least partially forming a scale layer under the action of oxygen.
  • the invention further relates to a copper product.
  • Especially warm copper starting material such as a cast copper strand, forms a scale layer in the atmosphere under the influence of atmospheric oxygen as a copper oxide layer on the surface of the copper starting material. This scale layer must be removed before further manufacturing steps.
  • Chemical processes such as pickling and mechanical processes such as brushing and peeling for removing the scale layer are known, for example, for descaling a copper starting material.
  • blasting of the scale layer using an abrasive medium such as, for example, solid grains of sand, is also known under high pressure.
  • a disadvantage of the known methods is that in chemical pickling, the pickling has to be rinsed off before the next production step, and applying pickling to a hot copper starting material requires increased safety and occupational safety requirements.
  • the mechanical processes also have the disadvantage that already detached scale parts, which still remain on the surface of the copper starting material and / or are caught by the peeler or brush, can lead to grooves and striations in the surface of the copper starting material due to the further mechanical action. This also applies to the use of abrasive media, for which there is also the problem of uneven removal over the surface of the copper starting material.
  • a process for the continuous production of a copper wire rod is known, in which, after a first rolling stand, roller emulsion is sprayed onto the copper rod with a pressure of up to 60 MPa by means of two spray nozzles.
  • the two spray nozzles emit a wide, flat jet with a volume flow of less than 50 l / min to remove scale.
  • the DE 10 2015 206 393 A1 describes a device for cleaning a surface and removing scale from a slab, which has a nozzle holder with at least one spray nozzle, which is attached to a first disc. A space between this first disc and a second disc forms a pressure chamber which is filled with water as a pressure medium via a feed line. The two disks are attached to a rotating shaft. A pressure of up to 100 MPa is applied by means of this device.
  • the descaling and surface quality of the known methods that can be achieved with the known methods are not sufficient to produce a high-quality copper product.
  • the electrically insulating lacquer layer of enamelled wires is very thin and the lacquer layer always has a smaller lacquer layer thickness than the scale layer thickness, there are increased demands on the descaling and the surface roughness of the descaled copper starting material.
  • the scale layer thickness is usually 30 to 40 pm, while with a magnet wire diameter of 0.012 mm, the lacquer layer thickness is 1 ⁇ m and with a magnet wire diameter of 0.534 mm, the lacquer layer thickness is 17 ⁇ m.
  • the object of the invention is to improve the prior art.
  • the method thus provides a high-quality surface of the copper starting material free of scale for the further manufacture of the copper product.
  • the descaling is carried out by applying a descaling liquid by means of a high-pressure device at a high pressure of 110 MPa or higher, since in addition to the complete removal of the
  • the scaling layer also removes the detachable parts of the scaling layer from the surface and is swept away by the descaling liquid.
  • no detached scale parts remain on the descaled surface of the copper raw material, which can cause grooves and / or striations in the copper raw material.
  • a complete detachment of the scale layer from the surface of the copper starting material is thus achieved due to the high pressure.
  • the roller emulsion is divided into the finest spray droplets, so that the copper starting material is completely surrounded by a spray of the roller emulsion and the spray droplets are evenly deposited on the descaled surface of the copper starting material.
  • the descaled surface of the copper raw material becomes even with rolling emulsion wetted and for subsequent rolling of the copper starting material no further application or only a small application of additional rolling emulsion is necessary.
  • one or more high-pressure nozzles are used in the high-pressure device.
  • the roller emulsion is thus directed in a targeted manner by means of the high-pressure nozzle or the high-pressure nozzles and directed onto the surface of the copper starting material.
  • the descaling liquid removes and carries away the detached scale parts directly from the descaled surface of the copper starting material, free of an abrasive material, and thus prevents scoring and / or grooves forming in the surface of the copper starting material and, secondly, by using a roller emulsion as the descaling liquid, a wetting of the descaled surface of the copper starting material and thus a protective layer is simultaneously applied.
  • “Descaling” is, in particular, the removal and / or separation of a scale layer from a surface of the copper starting material.
  • a “copper starting material” is in particular a semi-finished product made of copper and / or copper alloy, from which a copper product is manufactured.
  • a copper starting material can, for example, be a cast copper strand.
  • the copper starting material in particular also includes copper alloys, bronze, brass and / or low-alloy copper such as CuAg0.2.
  • a “copper product” is in particular a product made of copper and / or copper alloy made from the copper starting material.
  • the copper product is, for example, a wire rod or an enamelled wire rod.
  • a "scale layer” is in particular a porous oxide layer caused by oxidizing gases on a metal surface.
  • the scale layer is in particular a layer on and / or on the surface of the copper starting material, which is formed by oxidation of the copper and / or other metals on the surface under the action of oxygen and / or other oxidizing gases.
  • the scale layer is formed in particular at high temperatures well above the ambient temperature in the presence of atmospheric oxygen.
  • the scale layer has in particular metal oxides and / or copper oxide, such as Cu 2 O and / or CuO.
  • a “descaling liquid” is in particular a liquid which is used for descaling and / or causes the scale layer to detach from the copper starting material.
  • the descaling liquid is especially a Rolling emulsion.
  • a descaling liquid in particular has a liquid physical state.
  • a “rolling emulsion” is in particular an emulsion which is used both for descaling and for subsequent rolling of the copper starting material.
  • a roller emulsion is in particular an oil / water emulsion in which finely divided oil droplets are present in the continuous water phase, or a water / oil emulsion in which water is present as a disperse phase in the finely divided form in the continuous oil phase.
  • the roller emulsion in particular has an emulsifier (surfactant) for stabilizing the finely divided droplet phase and for preventing phase separation between oil and water.
  • the rolling emulsion consists, for example, of 1.3 to 3.5% by volume of rolling oil, 2 to 3% by volume of ethanol and the rest of water.
  • a "high-pressure device” is in particular a device which brings the descaling liquid and thus the rolling emulsion to a higher pressure than the ambient pressure and / or applies it to the surface of the copper starting material.
  • the roller emulsion hits the surface of the copper starting material in particular with a pressure of greater than 100 MPa.
  • a "high-pressure nozzle” is in particular a tubular technical device of the high-pressure device, which as a mouth releases the rolling emulsion under high pressure.
  • the high pressure nozzle can in particular over its entire length have the same cross-sectional area, widen, taper, or have other complex shapes.
  • the roller emulsion is applied to the surface of the copper starting material in particular as a sharply defined jet and / or evenly atomized by the high-pressure nozzle.
  • the high-pressure nozzle brings a jet of the roller emulsion in particular onto the scaled surface of the copper starting material in such a way that the scale layer is subject to roller emulsion cutting due to the high pressure and is removed by material removal.
  • the high-pressure nozzle in particular rotates itself or can be rotated by means of a rotary nozzle head with a rotor.
  • Each rotatable high-pressure nozzle or each rotary nozzle head with several high-pressure nozzles applies the rolling emulsion to the copper starting material, in particular with an angular range from 20 ° to 180 °, preferably from 35 ° to 65 °. It is particularly advantageous in the case of a rectangular or square copper starting material that a rotatable high-pressure nozzle and / or a rotating nozzle head is directed onto each side surface of the copper starting material.
  • the roller emulsion On each side surface of a copper starting material or in the case of a round copper starting material on a surface area of 90 °, the roller emulsion is applied with a volume flow in a range from 15 l / min to 350 l / min, preferably from 250 l / min to 300, by means of the high-pressure nozzle or the rotary nozzle head l / min, applied.
  • the high-pressure nozzle or the high-pressure nozzles are in particular at a distance in a range from 5 mm to 35 mm, preferably from 15 mm to 25 mm from the surface of the copper starting material.
  • Rotated means that the high-pressure nozzle is rotated about its own axis.
  • the high-pressure nozzle can rotate itself or it is arranged on a rotary nozzle head with a rotor.
  • these can of course have a different direction of rotation and / or speed or the same direction of rotation and speed.
  • a mixture of water and rolling oil is used as the rolling emulsion.
  • the rolling oil By using a rolling oil, in particular the separation of detached parts of the scale layer is supported and the surface quality of the descaled copper starting material is improved.
  • the rolling oil also creates a protective layer and lubrication.
  • water alone is not used as the descaling liquid, since water absorbs oxygen from the air when it hits the surface of the copper starting material and can therefore lead to reoxidation and re-scaling.
  • a “rolling oil” is in particular an oil that can be used for rolling.
  • a rolling oil it is in particular a base oil, such as, for example, a naphthenic base oil, paraffinic base oil, synthetic base oil and / or ester.
  • the rolling oil in particular has a fully synthetic, water-miscible cooling lubricant and is characterized by good corrosion protection, a microemulsion stable at 45 - 50 ° C, low copper absorption, no amines, no staining, good cooling effect and / or very low foam content.
  • an alcohol is used in the rolling emulsion, so that scaling is prevented.
  • the alcohol thus prevents reoxidation of the copper atoms in the already descaled surface of the copper starting material by reaction with oxygen and thus re-scaling.
  • alcohol is, in particular, an organic compound which has one or more hydroxyl groups bonded to aliphatic carbon atoms.
  • An alcohol is especially ethanol, methanol and / or isopropanol.
  • roller emulsion is used as a descaling liquid, but that the roller emulsion also contains alcohol, such as ethanol or isopropanol, which removes oxygen from the copper and / or other metals and thus the (new) formation prevented by copper oxide and / or a scale layer.
  • alcohol protects the copper raw material against the renewed absorption of oxygen from the air and thus against reoxidation and re-scaling.
  • the roll emulsion is applied to the surface of the copper starting material with a pressure in a range from 120 MPa to 130 MPa.
  • the copper starting material has a temperature in the range from 450 ° C. to 1085 ° C., preferably from 800 ° C. to 1,000 ° C. during descaling ,
  • the high-pressure nozzle or the high-pressure nozzles are or are alternatively or additionally pivoted during descaling.
  • “Swiveled” means in particular that the high-pressure nozzle is moved back and forth. The pivoting movement does not take place, for example, through the high-pressure nozzle itself, but rather the high-pressure nozzle mounted in a holder is moved back and forth by means of the holder.
  • the copper starting material is guided past the high-pressure nozzle or the high-pressure nozzles during descaling.
  • Continuous descaling of the copper raw material is thus realized.
  • a continuously cast, endless copper strand can be descaled in a continuous process and fed directly to the next production step.
  • the passage takes place, for example, via transport rollers and / or belts.
  • a distance unit is used to set a distance between the high-pressure nozzle or the high-pressure nozzles and the copper starting material.
  • a movement of the copper starting material due to non-constant cooling conditions, stress conditions and resulting forced movements can consequently be compensated for by means of the spacing unit.
  • the vertical direction of movement of the copper raw material by a fixed guide roller be restricted so that only gravity is effective here.
  • the lateral (horizontal) hit accuracy is improved by means of the spacer unit, for example by aligning the entire descaling box during operation, since the spacer unit can always be guided flush to the surface of the copper starting material.
  • a “spacer unit” (also called a “spacer”) is in particular a component which allows the setting of a defined distance between a high-pressure nozzle and a surface of the copper starting material.
  • the spacing unit is arranged, for example, on the rotor and / or the descaling box.
  • a spacer unit can be a stable stylus which projects, for example, by the distance from the rotor to the surface of the copper starting material (strand surface) beyond the rotor edge.
  • An accurate spacing device between a high-pressure nozzle and the surface of the copper starting material (strand surface) is present in particular when the stable probe rod, which is fixed, for example, to the rotor or the descaling box, just touches the surface of the copper starting material.
  • the spacing unit is particularly temperature-resistant, preferably temperature-resistant compared to a temperature of up to 1,100 ° C.
  • the design of the spacer unit as a stylus must also ensure that no material is removed from the stylus when the copper starting material (copper strand) is touched because otherwise the distance setting would no longer be correct.
  • the spacer unit has in particular ceramic, chromium and / or chromium / nickel-containing stainless steel and / or tungsten as the material.
  • a distance unit can also be an acoustic and / or optical distance measuring device.
  • the spacing unit is connected in particular to a control and / or regulating unit, so that the high-pressure nozzle, the rotary nozzle head and / or the descaling box can be set, for example by means of a servomotor, in such a way that the optimum predetermined distance between the high-pressure nozzle or the high-pressure nozzles and the surface of the Copper raw material is observed, even if the copper raw material moves past the high pressure nozzle or the high pressure nozzles.
  • a copper melt is poured into the copper starting material before the descaling.
  • Descaling can thus take place immediately after the casting of the copper starting material, which tends to scale due to the increased casting temperatures due to a reaction with the oxygen in the surrounding atmosphere during transport to the next production station.
  • a "casting" of copper and / or copper alloy is in particular a manufacturing process in which the Copper starting material is produced as a workpiece (casting) from liquid metal (melt). During casting, the melt solidifies, in particular in a specific shape, to form the copper starting material.
  • a casting is, for example, a copper strand.
  • rolling of the copper starting material takes place directly after descaling, the rolling emulsion applied to the copper starting material during descaling being used during rolling, so that a rolled copper product is present.
  • the rolling emulsion used for descaling in the upstream manufacturing step is also used directly during rolling. Because the descaled starting material has already been uniformly wetted with rolling emulsion during descaling, no or only a small additional supply of rolling emulsion is necessary during rolling. In addition, the copper starting material between the manufacturing step of descaling and rolling and thus during the corresponding transport between the descaling system and the rolling system is protected against oxidation and / or other surface impairment by the applied roller emulsion. Furthermore, the rolling oil in the rolling emulsion protects the warm copper starting material from the fact that the roll surface damages the copper surface of the warm copper strand. For this purpose, the rolling oil has a cooling effect.
  • roller surfaces usually have a copper oxide coating, which, inter alia, by rolled scale comes from the surface of the copper strand.
  • This coating which reduces the service life of the rollers, is greatly reduced by the previous descaling and thus increases the service life of the rollers.
  • Rolling is understood in particular to mean a production process for pressure forming, in which the copper starting material is formed between two or more rotating tools and its cross section is reduced in the process. Rolling is, in particular, cold rolling or hot rolling, with the latter taking place above the crystallization temperature of the copper starting material. Rolling in particular also includes pre-rolling and finish rolling.
  • the object is achieved by a copper product, in particular a wire rod, the copper product being produced by a previously described method, so that the surface of the copper product is free of scale.
  • a wire casting and rolling system 101 has a furnace section 105, a casting machine 107, a high pressure descaling system 109, a roughing mill 111 and a finishing mill 113. Copper cathodes and scrap are fed to the furnace section 105 via a feed 103 and melted to form a copper melt. The copper melt is then transferred to the casting machine 107, in which the copper melt is cast into an endless, rectangular copper strand 115 with a dimension of 90 ⁇ 60 mm. The endless copper strand 115 is continuously fed to the high pressure descaling system 109. A high-pressure descaling system 109 is also continuously fed with a rolling emulsion 127.
  • the copper strand 115 When the cast copper strand 115 is transported at a temperature of approximately 900 ° C. from the casting machine 107 to the high-pressure descaling system 109, the copper strand 115 comes into contact with a surrounding atmosphere, with an oxidation of the copper on the surface of the copper strand by atmospheric oxygen to copper oxide, whereby a scale layer 121 with a thickness of 30 ⁇ m to 40 ⁇ m is completely formed on a surface of the copper strand 115.
  • the copper strand 115 with the scale layer 121 is continuously fed to the high-pressure descaling system 109 in a conveying direction 123.
  • the high-pressure descaling system 109 has four rotary nozzle heads 125, each rotary nozzle head 125 being directed onto a side surface of the rectangular endless copper strand 115.
  • Each rotary nozzle head 125 is rotated in a direction of rotation 129 and has a plurality of high-pressure nozzles through which the roller emulsion 127 is applied as a sharp jet to the scale layer 121 on the surface of the copper strand 115 with a pressure of up to 130 MPa, as a result of which the scale layer 121 is located in the region of the impinging jets of the roller emulsion 127 and, due to an impact pressure of the roller emulsion 127 and the continuous supply of the roller emulsion 127, the parts of the detached scale layer 121 are immediately washed away, so that a surface of the copper strand 115 free of the scale layer 121 and is free of striations and grooves.
  • a descaled copper strand 115 with a high surface quality is provided for subsequent rolling in the roughing mill 111.
  • the copper strand 115 is preformed and in the subsequent finishing mill 113, the preformed copper strand 115 is finally shaped into a round wire rod 117.
  • a wire rod 117 with a very high surface quality is consequently produced. This is followed by cooling of the wire rod in a cooling section, not shown, and winding and packaging of wire coils.
  • a torsion sample of the cast wire rod is created and subjected to a visual inspection in which no scale lines can be seen after the torsion.
  • a method for descaling a copper starting material which, by using a roller emulsion under high pressure, enables a completely descaled, high-quality surface of the copper starting material and protection of the surface of the copper starting material in the subsequent production steps.
  • a high-pressure descaling system 209 has a descaling box 237, a spacer bar 235 being fixedly arranged on the descaling box 237.
  • the descaling box 237 is connected to a rotary nozzle head 225, which has a rotor 231 and two nozzles 233.
  • the nozzles 233 are 20 mm from a surface of a copper strand 215.
  • the copper strand 215 is continuously moved past the nozzles 233, with each nozzle 233 applying roller emulsion 227 onto the surface of the copper strand 215 with an application angle of 70 °.
  • the rolling emulsion hits the surface of the copper strand 215 with a pressure of 125 MPa and that in Fig. 3
  • the scale layer, not shown, on the copper strand 215 is removed as described above.
  • the quality of the descaling is further improved and a very homogeneous descaled surface of the copper strand 215 is achieved. Consequently, the descaled copper strand 215 can then be optimally used for the production of a stove enamelled wire.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzundern eines Kupferausgangsmaterials für ein Fertigen eines Kupferproduktes, wobei das Kupferausgangsmaterial unter Einwirken von Sauerstoff zumindest teilweise eine Zunderschicht aufweist, mit folgenden Schritt:
- Entzundern des Kupferausgangsmaterials durch Aufbringen einer Entzunderflüssigkeit mittels einer Hochdruckvorrichtung auf eine Oberfläche des Kupferausgangsmaterial derart, dass sich die Zunderschicht vom Kupferausgangsmaterial ablöst,
wobei als Entzunderflüssigkeit eine Walzemulsion verwendet wird, in der Hochdruckvorrichtung eine Hochdruckdüse oder mehrere Hochdruckdüsen verwendet wird oder werden, wobei die Hochdruckdüse oder die Hochdruckdüsen beim Entzundern rotiert oder rotieren, und die Walzemulsion mit einem Druck in einem Bereich von 110 MPa bis 140 MPa auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials aufgebracht wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kupferprodukt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzundern eines Kupferausgangsmaterials für ein Fertigen eines Kupferproduktes, wobei das Kupferausgangsmaterial unter Einwirkung von Sauerstoff zumindest teilweise eine Zunderschicht ausbildet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kupferprodukt.
  • Vor allem warmes Kupferausgangsmaterial, wie beispielsweise ein gegossener Kupferstrang, bildet in der Atmosphäre unter Einwirkung von Luftsauerstoff eine Zunderschicht als Kupferoxidschicht auf der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials aus. Diese Zunderschicht muss vor den weiteren Fertigungsschritten entfernt werden.
  • Zum Entzundern eines Kupferausgangsmaterials sind beispielsweise chemische Verfahren, wie Beizen, und mechanische Verfahren wie Bürsten und Schälen zum Entfernen der Zunderschicht bekannt. Des Weiteren ist auch das Abstrahlen der Zunderschicht unter Verwenden eines abrasiven Mediums, wie beispielsweise feste Sandkörner, unter Hochdruck bekannt.
  • Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, dass beim chemischen Beizen die Beize vor dem nächsten Fertigungsschritt abgespült werden muss und ein Aufbringen von Beize auf einem heißen Kupferausgangsmaterial erhöhte Sicherheits- und Arbeitssicherheitsanforderungen bedarf. Bei den mechanischen Verfahren ist zudem nachteilig, dass bereits abgelöste Zunderteile, welche noch auf der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials liegenbleiben und/oder vom Schäler oder der Bürste erfasst werden, aufgrund des weiteren mechanischen Einwirkens zu Rillen und Riefen in der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials führen können. Dies gilt ebenso für die Verwendung von abrasiven Medien, bei denen zusätzlich die Problematik eines ungleichmäßigen Abtrags über die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials besteht.
  • Aus der US 4 043 166 A ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Kupferwalzdrahtes bekannt, bei welchem nach einem ersten Walzgerüst mittels zweier Sprühdüsen Walzemulsion auf den Kupferstab mit einem Druck bis zu 60 MPa gesprüht wird. Die beiden Sprühdüsen geben zur Entfernung von Zunder einen breiten flachen Strahl mit einem Volumenstrom von weniger als 50 l/min ab.
  • Die DE 10 2015 206 393 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Reinigen einer Oberfläche und zum Entfernen von Zunder von einer Bramme bekannt, welche einen Düsenträger mit mindestens einer Spritzdüse aufweist, welcher an einer ersten Scheibe befestigt ist. Ein Zwischenraum zwischen dieser ersten Scheibe und einer zweiten Scheibe bildet eine Druckkammer aus, welche über eine Zuleitung mit Wasser als Druckmedium befüllt wird. Die beiden Scheiben sind auf einer Rotationswelle befestigt. Mittels dieser Vorrichtung wird ein Druck bis zu 100 MPa aufgebracht.
  • In der DE 60 2004 012 810 T2 wird eine Anlage zur Schmierung von Walzen in einer Walzstraße sowie die generelle Verwendung von Walzemulsionen und von Alkohol zur Vorbeugung der Ausbildung von Oxidschichten beschrieben.
  • Aus der US 4 233 830 A ist ein Verfahren zum Entzundern beschrieben, bei welchem vor dem Walzen eines Kupferstabs im ersten Schritt eine Entzunderung mittels Strahldüsen aufgrund eines thermischen Schocks und des chemischen Einwirkens einer chemisch aktiven Flüssigkeit, welche Alkohol aufweist, bei einem relativ niedrigen Druck von 0,2 - 0,3 MPa erfolgt. Anschließend wird im zweiten Schritt eine Flüssigkeit mit einem höheren Druck von bis zu 22 MPa zum Entfernen der gebildeten Oxidflocken verwendet.
  • Vor allem für die Fertigung von einbrennlackierten Drähten, welche außen eine elektrisch isolierende Lackschicht aufweisen, reicht die mit den bekannten Verfahren erzielbare Entzunderung und Oberflächenqualität der bekannten Verfahren nicht aus, um ein hochwertiges Kupferprodukt herzustellen. Da die elektrisch isolierende Lackschicht von einbrennlackierten Drähten sehr dünn ist und die Lackschicht stets eine geringere Lackschichtdicke als die Zunderschichtdicke aufweist, bestehen erhöhte Anforderungen an das Entzundern und die Oberflächenrauigkeit des entzunderten Kupferausgangsmaterials. Beispielsweise beträgt die Zunderschichtdicke üblicherweise 30 bis 40 pm, während bei einem Lackdrahtdurchmesser von 0,012 mm die Lackschichtdicke 1 µm sowie bei einem Lackdrahtdurchmesser von 0,534 mm die Lackschichtdicke 17 µm beträgt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Entzundern eines Kupferausgangsmaterials für ein Fertigen eines Kupferproduktes, wobei das Kupferausgangsmaterial unter Einwirken von Sauerstoff zumindest teilweise eine Zunderschicht ausbildet, mit folgenden Schritt:
    • Entzundern des Kupferausgangsmaterials durch Aufbringen einer Entzunderflüssigkeit mittels einer Hochdruckvorrichtung auf eine Oberfläche des Kupferausgangsmaterials derart, dass sich die Zunderschicht vom Kupferausgangsmaterial ablöst,
    wobei als Entzunderflüssigkeit eine Walzemulsion verwendet wird, in der Hochdruckvorrichtung eine Hochdruckdüse oder mehrere Hochdruckdüsen verwendet wird oder werden, wobei die Hochdruckdüse oder die Hochdruckdüsen beim Entzundern rotiert oder rotieren, und die Walzemulsion mit einem Druck in einem Bereich von 110 MPa bis 140 MPa auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials aufgebracht wird.
  • Somit wird durch das Verfahren eine qualitativ hochwertige Oberfläche des Kupferausgangsmaterials frei von Zunder für das weitere Fertigen des Kupferproduktes bereitgestellt.
  • Es ist besonders vorteilhaft, dass das Entzundern durch Aufbringen einer Entzunderflüssigkeit mittels einer Hochdruckvorrichtung bei einem hohen Druck von 110 MPa oder höher erfolgt, da neben der vollständigen Entfernung der Zunderschicht dadurch auch die sich ablösenden Teile der Zunderschicht direkt durch die auftreffende Entzunderflüssigkeit von der Oberfläche entfernt und weggeschwemmt werden. Folglich verbleiben keine abgelösten Zunderteile auf der entzunderten Oberfläche des Kupferausgangsmaterials, welche Rillen und/oder Riefen im Kupferausgangsmaterial verursachen können. Bei einem nachgeschalteten Walzprozess ist es zwingend erforderlich, dass nach dem Entzundern keine Zunderteile auf dem Kupferausgangsmaterial verbleiben und somit in das Walzwerk gelangen, da diese ansonsten in das Kupferausgangsmaterial eingewalzt werden und somit zu einem minderwertigen Produkt führen.
  • Somit wird aufgrund des hohen Druckes eine vollständige Ablösung der Zunderschicht von der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials erzielt. Dadurch, dass die Walzemulsion als Hochdruckmedium mit einem sehr hohen Druck auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials auftrifft, werden die sich ablösenden Teile der Zunderschicht aufgrund eines Abpralleffektes direkt mit der von der Oberfläche abprallenden Walzemulsion weggespült.
  • Zudem wird aufgrund des hohen Druckes beim Aufprall auf die Oberfläche, die Walzemulsion in feinste Sprühtröpfchen zerteilt, sodass das Kupferausgangsmaterial vollständig von einem Sprühnebel der Walzemulsion umgeben ist und sich die Sprühtröpfchen gleichmäßig auf die entzunderte Oberfläche des Kupferausgangsmaterials ablagern. Somit wird die entzunderte Oberfläche des Kupferausgangsmaterials gleichmäßig mit Walzemulsion benetzt und für ein anschließendes Walzen des Kupferausgangsmaterials ist kein weiterer Auftrag oder nur ein geringer Auftrag von zusätzlicher Walzemulsion notwendig.
  • Erfindungsgemäß wird oder werden in der Hochdruckvorrichtung eine Hochdruckdüse oder mehrere Hochdruckdüsen verwendet. Somit wird die Walzemulsion mittels der Hochdruckdüse oder der Hochdruckdüsen gezielt gelenkt und auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials gerichtet.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass zum einen frei von einem abrasiven Material mittels der Entzunderflüssigkeit eine direktes Entfernen und Forttragen der abgelösten Zunderteile von der entzunderten Oberfläche des Kupferausgangsmaterials erfolgt, und somit eine Riefen- und/oder Rillenbildung in der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials verhindert wird, und zum anderen durch Verwenden einer Walzemulsion als Entzunderflüssigkeit gleichzeitig eine Benetzung der entzunderten Oberfläche des Kupferausgangsmaterials und somit eine Schutzschicht aufgebracht wird.
    • Folgendes Begriffliche sei erläutert:
  • Ein "Entzundern" ist insbesondere das Ablösen und/oder Abtrennen einer Zunderschicht von einer Oberfläche des Kupferausgangsmaterials.
  • Ein "Kupferausgangsmaterial" ist insbesondere ein Halbzeug aus Kupfer und/oder Kupferlegierung, aus welchem ein Kupferprodukt gefertigt wird. Bei einem Kupferausgangsmaterial kann es sich beispielsweise um einen gegossenen Kupferstrang handeln. Das Kupferausgangsmaterial umfasst insbesondere auch Kupferlegierungen, Bronze, Messing und/oder niedriglegiertes Kupfer wie beispielsweise CuAg0,2 auf.
  • Bei einem "Kupferprodukt" handelt es sich insbesondere um ein aus dem Kupferausgangsmaterial gefertigtes Produkt aus Kupfer und/oder Kupferlegierung. Bei dem Kupferprodukt handelt es sich beispielsweise um einen Gießwalzdraht oder um einen einbrennlackierten Gießwalzdraht.
  • Eine "Zunderschicht" ist insbesondere eine poröse Oxidschicht hervorgerufen durch oxidierende Gase auf einer Metalloberfläche. Die Zunderschicht ist insbesondere eine Schicht auf und/oder an der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials, welche sich durch Oxidation des Kupfers und/oder anderer Metalle der Oberfläche unter Einwirken von Sauerstoff und/oder anderen oxidierenden Gasen bildet. Die Bildung der Zunderschicht erfolgt insbesondere bei hohen Temperaturen weit über der Umgebungstemperatur unter Anwesenheit von Luftsauerstoff. Die Zunderschicht weist insbesondere Metalloxide und/oder Kupferoxid, wie Cu2O und/oder CuO auf.
  • Eine "Entzunderflüssigkeit" ist insbesondere eine Flüssigkeit, welche zum Entzundern verwendet wird und/oder ein Ablösen der Zunderschicht von dem Kupferausgangsmaterial bewirkt. Bei der Entzunderflüssigkeit handelt es sich insbesondere um eine Walzemulsion. Eine Entzunderflüssigkeit weist insbesondere einen flüssigen Aggregatzustand auf.
  • Eine "Walzemulsion" ist insbesondere eine Emulsion, welche sowohl zum Entzundern als auch zu einem anschließenden Walzen des Kupferausgangsmaterials verwendet wird. Bei einer Walzemulsion handelt es sich insbesondere um eine Öl/Wasser-Emulsion, in der feinstverteilte Öltröpfen in der kontinuierlichen Wasserphase vorliegen, oder eine Wasser/Öl-Emulsion, bei der Wasser als disperse Phase feinstverteilt in der kontinuierlichen Ölphase vorliegt. Die Walzemulsion weist insbesondere einen Emulgator (Tensid) zur Stabilisierung der feinst als Tröpfchen verteilten dispersen Phase und zum Verhindern einer Phasentrennung zwischen Öl und Wasser auf. Die Walzemulsion besteht beispielsweise aus 1,3 bis 3,5 Vol-% Walzöl, 2 bis 3 Vol-% Ethanol und als Rest aus Wasser.
  • Eine "Hochdruckvorrichtung" ist insbesondere eine Vorrichtung, welche die Entzunderflüssigkeit und somit die Walzemulsion auf einen höheren Druck als den Umgebungsdruck bringt und/oder diese auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials aufbringt. Durch die Hochdruckvorrichtung trifft die Walzemulsion insbesondere mit einem Druck von größer 100 MPa auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials auf.
  • Eine "Hochdruckdüse" ist insbesondere eine rohrförmige technische Vorrichtung der Hochdruckvorrichtung, welche als Mündung die Walzemulsion unter hohem Druck abgibt. Die Hochdruckdüse kann insbesondere auf ihrer gesamten Länge die gleiche Querschnittsfläche aufweisen, sich erweitern, verjüngen oder andere komplexe Formen aufweisen. Durch die Hochdruckdüse wird die Walzemulsion insbesondere als scharf abgegrenzter Strahl und/oder gleichmäßig zerstäubt auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials aufgebracht. Die Hochdruckdüse bringt einen Strahl der Walzemulsion insbesondere derart auf die verzunderte Oberfläche des Kupferausgangsmaterials, dass die Zunderschicht aufgrund des hohen Druckes einem Walzemulsionsschneiden unterliegt und durch Materialabtrag entfernt wird. Die Hochdruckdüse rotiert insbesondere selbst oder ist mittels eines Rotationsdüsenkopfes mit Rotor rotierbar.
  • Jede rotierbare Hochdruckdüse oder jeder Rotationsdüsenkopf mit mehreren Hochdruckdüsen bringt die Walzemulsion insbesondere mit einem Winkelbereich von 20° bis 180°, bevorzugt von 35° bis 65° auf das Kupferausgangsmaterial auf. Es ist besonders vorteilhaft bei einem rechteckigen oder quadratischen Kupferausgangsmaterial, dass eine rotierbare Hochdruckdüse und/oder ein Rotationsdüsenkopf auf jede Seitenfläche des Kupferausgangsmaterials gerichtet ist. Auf jede Seitenfläche eines Kupferausgangsmaterials oder bei einem runden Kupferausgangsmaterial auf einem Oberflächenbereich von 90° wird mittels der Hochdruckdüse oder des Rotationsdüsenkopfes die Walzemulsion mit einem Volumenstrom in einem Bereich von 15 l/min bis 350 l/min, bevorzugt von 250 l/min bis 300 l/min, aufgebracht.
  • Die Hochdruckdüse oder die Hochdruckdüsen weisen insbesondere einen Abstand in einem Bereich von 5 mm bis 35 mm, bevorzugt von 15 mm bis 25 mm von der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials auf.
  • Unter "rotiert" wird verstanden, dass die Hochdruckdüse um ihre eigene Achse gedreht wird. Hierbei kann sich die Hochdruckdüse selbst drehen oder diese ist auf einem Rotationsdüsenkopf mit einem Rotor angeordnet. Selbstverständlich können bei Verwendung von mehreren Hochdruckdüsen diese eine unterschiedliche Rotationsrichtung und/oder Geschwindigkeit oder dieselbe Rotationsrichtung und Geschwindigkeit aufweisen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird als Walzemulsion ein Gemisch aus Wasser und Walzöl verwendet.
  • Durch Verwenden eines Walzöls wird insbesondere das Abtrennen von abgelösten Teilen der Zunderschicht unterstützt und die Oberflächenqualität des entzunderten Kupferausgangsmaterials verbessert. Zudem werden durch das Walzöl zusätzlich eine Schutzschicht und eine Schmierung erzielt.
  • Es ist besonders vorteilhaft, dass nicht alleine Wasser als Entzunderflüssigkeit verwendet wird, da Wasser beim Aufprall auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials Sauerstoff aus der Luft aufnimmt und somit zu einer Reoxidierung und Wiederverzundern führen kann.
  • Bei einem "Walzöl" handelt es sich insbesondere um ein Öl, welches zum Walzen verwendbar ist. Bei einem Walzöl handelt es sich insbesondere um einen Grundöl, wie beispielsweise ein naphtenbasisches Grundöl, paraffinisches Grundöl, synthetisches Grundöl und/oder Ester. Das Walzöl weist insbesondere einen vollsynthetischen, wassermischbarer Kühlschmierstoff auf und zeichnet sich durch einen guter Korrosionsschutz, eine bei 45 - 50 °C stabile Mikroemulsion, geringe Kupferaufnahme, Aminfreiheit, keine Fleckenbildung, gute Kühlwirkung und/oder sehr geringen Schaumanteil aus.
  • Um die entzunderte Oberfläche des Kupferausgangsmaterials für die nachfolgenden Fertigungsschritte beizustellen, wird in der Walzemulsion ein Alkohol eingesetzt, sodass ein Wiederverzundern verhindert wird.
  • Somit wird durch den Alkohol eine Reoxidation der Kupferatome in der bereits entzunderten Oberfläche des Kupferausgangsmaterials durch Reaktion mit Sauerstoff und somit ein Wiederverzundern verhindert.
  • Ein "Alkohol" ist insbesondere eine organische Verbindung, welche eine oder mehrere an aliphatische Kohlenstoffatome gebundene Hydroxylgruppen besitzt. Bei einem Alkohol handelt es sich insbesondere um Ethanol, Methanol und/oder Isopropanol.
  • Es ist besonders vorteilhaft, dass nicht alleine die Walzemulsion als Entzunderflüssigkeit verwendet wird, sondern die Walzemulsion auch Alkohol, wie Ethanol oder Isopropanol, enthält, welcher dem Kupfer und/oder anderen Metallen Sauerstoff entzieht und somit die (Neu-)Entstehung von Kupferoxid und/oder einer Zunderschicht verhindert. Zudem schützt Alkohol das Kupferausgangsmaterial vor einer erneuten Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft und somit vor einer Reoxidierung und Wiederverzundern.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens wird die Walzemulsion mit einem Druck in einem Bereich von 120 MPa bis 130 MPa auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials aufgebracht.
  • Um ein erwärmtes Kupferausgangsmaterial zum Erleichtern eines nachfolgenden Umformschrittes in der Fertigung bereitzustellen und das Ablösen der Zunderschicht zu unterstützen, weist das Kupferausgangsmaterial beim Entzundern eine Temperatur in einem Bereich von 450 °C bis 1085°C, bevorzugt von 800 °C bis 1.000 °C auf.
  • Um ein gleichmäßiges Entfernen der Zunderschicht zu erzielen, wird oder werden die Hochdruckdüse oder die Hochdruckdüsen alternativ oder ergänzend beim Entzundern geschwenkt.
  • Unter "geschwenkt" wird insbesondere verstanden, dass die Hochdruckdüse hin und her bewegt wird. Dabei erfolgt die Schwenkbewegung beispielsweise nicht durch die Hochdruckdüse selbst, sondern die in einer Halterung gelagerte Hochdruckdüse wird mittels der Halterung hin und her bewegt.
  • Selbstverständlich kann ergänzend zu einer Hochdruckdüse oder mehrerer Hochdruckdüsen eine mechanische Entzunderung, beispielsweise durch einen Schäler oder eine Bürste erfolgen. Hierbei ist es jedoch vorteilhaft, wenn das abschließende Entzundern durch die Walzemulsion als Hochdruckmedium mittels der Hochdruckdüse oder Hochdruckdüsen erfolgt, sodass eine qualitativ hochwertige Oberfläche ohne Rillen und Riefen bereitgestellt wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens wird beim Entzundern das Kupferausgangsmaterial an der Hochdruckdüse oder an den Hochdruckdüsen vorbeigeführt.
  • Somit wird ein kontinuierliches Entzundern des Kupferausgangsmaterials realisiert. Folglich kann beispielsweise ein kontinuierlich gegossener, endloser Kupferstrang im Durchlaufverfahren entzundert und direkt dem nächsten Fertigungsschritt zugeführt werden. Hierbei erfolgt das Vorbeiführen beispielsweise über Transportrollen und/oder -bänder.
  • In einer weiteren Gestaltungsform des Verfahrens wird eine Abstandseinheit zum Einstellen eines Abstandes der Hochdruckdüse oder der Hochdruckdüsen zum Kupferausgangsmaterial verwendet.
  • Dadurch kann die Treffergenauigkeit der Hochdruckdüsen verbessert und sichergestellt werden, dass das Kupferausgangsmaterial vollständig von der Walzemulsion getroffen wird. Mittels der Abstandseinheit kann folglich eine Bewegung des Kupferausgangsmaterials aufgrund von nicht konstanten Abkühlbedingungen, Spannungszuständen und sich daraus ergebenden Zwangsbewegungen kompensiert werden. Hierbei kann die vertikale Bewegungsrichtung des Kupferausgangsmaterials durch eine fixe Führungsrolle beschränkt werden, sodass hier nur die Schwerkraft wirksam ist. Die seitliche (horizontale) Treffergenauigkeit wird mittels der Abstandseinheit durch beispielsweise die Ausrichtung der gesamten Entzunderungsbox während des Betriebes verbessert, da die Abstandseinheit stets bündig zur Oberfläche des Kupferausgangsmaterials geführt werden kann.
  • Eine "Abstandseinheit" (auch "Abstandshalter" genannt) ist insbesondere ein Bauteil, welches die Einstellung eines definierten Abstandes zwischen einer Hochdruckdüse und einer Oberfläche des Kupferausgangsmaterials erlaubt. Dazu ist die Abstandseinheit beispielsweise am Rotor und/oder der Entzunderungsbox angeordnet. Bei einer Abstandseinheit kann es sich um einen stabilen Taststab handeln, welcher beispielsweise um das Abstandsmaß vom Rotor zur Oberfläche des Kupferausgangsmaterials (Strangoberfläche) über die Rotorkante hinausragt. Eine akkurate Abstandseinrichtung zwischen einer Hochdruckdüse und der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials (Strangoberfläche) liegt insbesondere dann vor, wenn der stabile Taststab, welcher beispielsweise am Rotor oder der Entzunderungsbox fixiert ist, die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials gerade berührt. Die Abstandseinheit ist insbesondere temperaturbeständig, bevorzugt temperaturbeständig gegenüber einer Temperatur von bis zu 1.100 °C. Neben der Temperaturbeständigkeit muss in der Ausführung der Abstandseinheit als Taststab auch gewährleistet sein, dass bei einer Berührung des Kupferausgangsmaterials (Kupferstranges) kein Material vom Taststab abgetragen wird, weil ansonsten dadurch die Abstandseinstellung nicht mehr stimmen würde. Die Abstandseinheit weist als Material insbesondere Keramik, chrom- und/oder chrom-/nickelhaltigen Edelstahl und/oder Wolfram auf.
  • Bei einer Abstandseinheit kann es sich aber auch um ein akustisches und/oder optisches Abstandsmessgerät handeln. Die Abstandseinheit ist insbesondere mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden, sodass die Hochdruckdüse, der Rotationsdüsenkopf und/oder die Entzunderungsbox beispielsweise mittels eines Stellmotors derart eingestellt werden kann, dass stets der optimale vorgegebene Abstand zwischen der Hochdruckdüse oder den Hochdruckdüsen und der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials eingehalten wird, auch wenn das Kupferausgangsmaterial sich an der Hochdruckdüse oder den Hochdruckdüsen vorbeibewegt.
  • Um ein zeitnahes, direktes Entzundern beim Fertigen des Kupferproduktes zu realisieren, erfolgt vor dem Entzundern ein Gießen einer Kupferschmelze zu dem Kupferausgangsmaterial.
  • Somit kann direkt nach dem Gießen des Kupferausgangsmaterials, welches aufgrund der erhöhten Gießtemperaturen stark zum Verzundern aufgrund einer Reaktion mit dem Sauerstoff der umgebenden Atmosphäre beim Transport zur nächsten Fertigungsstation neigt, zeitnah ein Entzundern erfolgen.
  • Ein "Gießen" von Kupfer und/oder Kupferlegierung ist insbesondere ein Fertigungsverfahren, bei dem das Kupferausgangsmaterial als Werkstück (Gussstück) aus flüssigem Metall (Schmelze) hergestellt wird. Beim Gießen erstarrt die Schmelze insbesondere in einer bestimmten Form zu dem Kupferausgangsmaterial. Bei einem Gussstück handelt es sich beispielsweise um einen Kupferstrang.
  • In einer weiteren Gestaltungsform des Verfahrens erfolgt nach dem Entzundern direkt ein Walzen des Kupferausgangsmaterials, wobei die beim Entzundern auf das Kupferausgangsmaterial aufgebrachte Walzemulsion beim Walzen verwendet wird, sodass ein gewalztes Kupferprodukt vorliegt.
  • Es ist besonders vorteilhaft, dass die zum Entzundern im vorgelagerten Fertigungsschritt verwendete Walzemulsion auch direkt beim Walzen verwendet wird. Dadurch, dass das entzunderte Ausgangsmaterial bereits gleichmäßig beim Entzundern mit Walzemulsion benetzt wurde, ist keine oder nur eine geringfügige weitere Zufuhr von Walzemulsion beim Walzen notwendig. Zudem ist das Kupferausgangsmaterial zwischen den Fertigungsschritt des Entzunderns und des Walzens und somit bei dem entsprechenden Transport zwischen der Entzunderanlage und der Walzanlage durch die aufgebrachte Walzemulsion gegenüber einer Oxidation und/oder einer anderen Oberflächenbeeinträchtigung geschützt. Des Weiteren schützt das Walzöl in der Walzemulsion das warme Kupferausgansmaterial davor, dass die Walzenoberfläche die Kupferoberfläche des warmen Kupferstrangs beschädigt. Hierzu weist das Walzöl eine Kühlwirkung auf. Üblicherweise weisen die Walzenoberflächen einen Kupferoxidbelag, welcher u.a. durch eingewalzten Zunder von der Oberfläche des Kupferstranges kommt. Dieser Belag, welcher die Standzeit der Walzen reduziert, wird durch das vorherige Entzundern stark verringert und somit die Standzeit der Walzen erhöht.
  • Unter "Walzen" wird insbesondere ein Fertigungsverfahren zum Druckumformen verstanden, bei dem das Kupferausgangsmaterial zwischen zwei oder mehreren rotierenden Werkzeugen umgeformt und dabei dessen Querschnitt verringert wird. Beim Walzen handelt es sich insbesondere um ein Kaltwalzen oder ein Warmwalzen, wobei beim letzterem das Umformen oberhalb der Kristallisationstemperatur des Kupferausgangsmaterials stattfindet. Ein Walzen umfasst insbesondere auch ein Vorwalzen und ein Fertigwalzen.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Kupferprodukt, insbesondere ein Gießwalzdraht, wobei das Kupferprodukt nach einem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt ist, sodass die Oberfläche des Kupferproduktes frei von Zunder ist.
  • Somit wird ein Kupferprodukt mit einer sehr hohen Oberflächenqualität bereitgestellt, wie dies beispielsweise für einbrennlackierte Drähte erforderlich ist. Folglich wird bei einem einbrennlackierten Draht, bei dem die Zunderschicht viel dicker als die nachfolgend aufzubringende Lackschichtdicke ist, aufgrund des optimierten Entzundern eine sehr geringe Oberflächenrauhigkeit des Kupferausgangsmaterials und folglich eine sehr homogene, dünne Lackschicht erreicht.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen
    • Figur 1
    eine stark schematische Schnittdarstellung einer Drahtgieß-Walzanlage mit einer Hochdruckentzunderungsanlage, und
    Figur 2
    eine stark schematische Darstellung der Hochdruckentzunderungsanlage aus Figur 1, und
    Figur 3
    eine stark schematische Schnittdarstellung einer Hochdruckentzunderungsanlage mit Abstandsstab.
  • Eine Drahtgieß-Walzanlage 101 weist eine Ofenstrecke 105, eine Gießmaschine 107, eine Hochdruckentzunderungsanlage 109, ein Vorwalzwerk 111 und ein Fertigwalzwerk 113 auf. Über eine Zufuhr 103 werden Kupferkathoden und Schrotte der Ofenstrecke 105 zugeführt und zu einer Kupferschmelze geschmolzen. Anschließend wird die Kupferschmelze in die Gießmaschine 107 überführt, in der die Kupferschmelze zu einem endlosen, rechteckigen Kupferstrang 115 mit einer Abmessung von 90 x 60 mm gegossen wird. Der endlose Kupferstrang 115 wird kontinuierlich der Hochdruckentzunderungsanlage 109 zugeführt. Ebenso wird der Hochdruckentzunderungsanlage 109 kontinuierlich eine Walzemulsion 127 zugeführt.
  • Beim Transport des gegossenen Kupferstrangs 115 mit einer Temperatur von ca. 900°C von der Gießmaschine 107 zu der Hochdruckentzunderungsanlage 109 tritt der Kupferstrang 115 in Kontakt mit einer umgebenden Atmosphäre, wobei durch einen Luftsauerstoff in der Atmosphäre eine Oxidation des Kupfers an der Oberfläche des Kupferstranges zu Kupferoxid erfolgt, wodurch sich eine Zunderschicht 121 mit einer Dicke von 30 µm bis 40 µm vollständig auf einer Oberfläche des Kupferstranges 115 ausbildet. Der Kupferstrang 115 mit der Zunderschicht 121 wird in einer Förderrichtung 123 kontinuierlich der Hochdruckentzunderungsanlage 109 zugeführt.
  • Die Hochdruckentzunderungsanlage 109 weist vier Rotationsdüsenköpfe 125 auf, wobei jeder Rotationsdüsenkopf 125 auf eine Seitenfläche des rechteckigen endlosen Kupferstranges 115 gerichtet ist. Jeder Rotationsdüsenkopf 125 wird in einer Rotationsrichtung 129 gedreht und weist mehrere Hochdruckdüsen auf, durch welche die Walzemulsion 127 mit einem Druck bis zu 130 MPa als scharfer Strahl auf die Zunderschicht 121 auf der Oberfläche des Kupferstranges 115 aufgebracht wird, wodurch sich die Zunderschicht 121 im Bereich der auftreffenden Strahlen der Walzemulsion 127 ablöst und aufgrund eines Aufpralldruckes der Walzemulsion 127 und dem kontinuierlichen Zuführen der Walzemulsion 127 die Teile der abgelösten Zunderschicht 121 sofort weggeschwemmt werden, sodass in Förderrichtung 123 hinter den Rotationsdüsenköpfen 125 eine Oberfläche des Kupferstrangs 115 frei von der Zunderschicht 121 und frei von Riefen und Rillen vorliegt.
  • Somit wird ein entzunderter Kupferstrang 115 mit einer hohen Oberflächenqualität für ein nachfolgendes Walzen im Vorwalzwerk 111 bereitgestellt. Im Vorwalzwerk 111 erfolgt ein Vorumformen des Kupferstranges 115 und im anschließenden Fertigwalzwerk 113 ein Endformen des vorumgeformten Kupferstranges 115 zu einem runden Gießwalzdraht 117. Folglich wird ein Gießwalzdraht 117 mit einer sehr hohen Oberflächenqualität gefertigt. Anschließend erfolgt ein nicht gezeigtes Abkühlen des Gießwalzdrahtes in einer Kühlstrecke, ein Aufwickeln und Verpacken von Drahtwickeln.
  • Zur Qualitätscharakterisierung wird eine Torsionsprobe des gefertigten Gießwalzdrahtes erstellt und dieser einer Sichtprüfung unterzogen, in der keine Zunderzeilen nach der Torsion zu sehen sind.
  • Mithin wird ein Verfahren zum Entzundern eines Kupferausgangsmaterials bereitgestellt, welches durch Verwenden einer Walzemulsion unter Hochdruck eine vollständig entzunderte, hochwertige Oberfläche des Kupferausgangsmaterials sowie ein Schutz der Oberfläche des Kupferausgangsmaterials in den nachfolgenden Fertigungsschritten ermöglicht.
  • In einer Alternative weist eine Hochdruckentzunderungsanlage 209 eine Entzunderungsbox 237 auf, wobei an der Entzunderungsbox 237 ein Abstandsstab 235 fest angeordnet ist. Die Entzunderungsbox 237 ist mit einem Rotationsdüsenkopf 225 verbunden, welcher einen Rotor 231 und zwei Düsen 233 aufweist. Mittels des Abstandsstabes 235 weisen die Düsen 233 einen Abstand von 20 mm von einer Oberfläche eines Kupferstrangs 215 auf. Der Kupferstrang 215 wird kontinuierlich an den Düsen 233 vorbeibewegt, wobei jede Düse 233 mit einem Aufbringwinkel von 70° Walzemulsion 227 auf die Oberfläche des Kupferstrangs 215 aufbringt. Hierbei trifft die Walzemulsion mit einem Druck von 125 MPa auf die Oberfläche des Kupferstrangs 215 auf und die in Fig. 3 nicht gezeigte Zunderschicht auf dem Kupferstrang 215 wird wie oben beschrieben entfernt.
  • Aufgrund von sich ändernden Abkühlbedingungen des gegossenen Kupferstrangs 215 treten während eines Förderns des Kupferstrangs 215 in seiner Längsrichtung mittels nicht gezeigter Führungsrollen an der Hochdruckentzunderungsanlage 209 vorbei seitliche Schwankungen in horizontaler Richtung des Kupferstranges 215 auf. Diese Schwankungen werden mittels des Abstandsstabes 235, welcher stets die Oberfläche des Kupferstrangs 215 gerade berührt, unter Verwendung einer nicht gezeigten Steuer- und Regeleinrichtung und nicht gezeigten Stellmotoren an der Entzunderungsbox 237 derart eingestellt, dass stets der vorgegebene Abstand von 20 mm der Düsen 233 zur Oberfläche des Kupferstrangs 215 eingestellt wird.
  • Dadurch wird aufgrund der Verwendung des Abstandshalters 235 die Qualität des Entzunderns weiter verbessert und eine sehr homogene entzunderte Oberfläche des Kupferstrangs 215 erreicht. Folglich ist der entzunderte Kupferstrang 215 anschließend optimal für die Fertigung eines einbrennlackierten Drahtes verwendbar.
    • Bezugszeichenliste
    • 101
    Drahtgieß-Walzanlage
    103
    Zufuhr von Kupferkathoden und Schrotte
    105
    Ofenstrecke
    107
    Gießmaschine
    109
    Hochdruckentzunderungsanlage
    111
    Vorwalzwerk
    113
    Fertigwalzwerk
    115
    Kupferstrang
    117
    Gießwalzdraht
    121
    Zunderschicht
    123
    Förderrichtung
    125
    Rotationsdüsenkopf
    127
    Walzemulsion
    129
    Rotationsrichtung
    209
    Hochdruckentzunderungsanlage
    215
    Kupferstrang
    225
    Rotationsdüsenkopf
    227
    Walzemulsion
    229
    Rotationsrichtung
    231
    Rotor
    233
    Düsen
    235
    Abstandsstab
    237
    Entzunderungsbox

Claims (11)

  1. Verfahren zum Entzundern eines Kupferausgangsmaterials (115) für ein Fertigen eines Kupferproduktes (117), wobei das Kupferausgangsmaterial unter Einwirken von Sauerstoff zumindest teilweise eine Zunderschicht (121) ausbildet, mit folgenden Schritt:
    - Entzundern des Kupferausgangsmaterials durch Aufbringen einer Entzunderflüssigkeit mittels einer Hochdruckvorrichtung (109, 209) auf eine Oberfläche des Kupferausgangsmaterial derart, dass sich die Zunderschicht vom Kupferausgangsmaterial ablöst,
    wobei als Entzunderflüssigkeit eine Walzemulsion (127) verwendet wird, in der Hochdruckvorrichtung eine Hochdruckdüse oder mehrere Hochdruckdüsen (233) verwendet wird oder werden, wobei die Hochdruckdüse oder die Hochdruckdüsen beim Entzundern rotiert oder rotieren, und die Walzemulsion mit einem Druck in einem Bereich von 110 MPa bis 140 MPa auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Walzemulsion ein Gemisch aus Wasser und Walzöl verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Walzemulsion ein Alkohol eingesetzt wird, sodass ein Wiederverzundern verhindert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzemulsion mit einem Druck in einem Bereich von 120 MPa bis 130 MPa auf die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupferausgangsmaterial beim Entzundern eine Temperatur in einem Bereich von 450 °C bis 1.085°C, bevorzugt von 800 °C bis 1.000 °C aufweist.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ oder ergänzend die Hochdruckdüse oder die Hochdruckdüsen beim Entzundern geschwenkt wird oder werden.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Entzundern das Kupferausgangsmaterial an der Hochdruckdüse oder an den Hochdruckdüsen vorbeigeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstandseinheit (235) zum Einstellen eines Abstandes der Hochdruckdüse oder der Hochdruckdüsen zum Kupferausgangsmaterial verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Entzundern ein Gießen einer Kupferschmelze zu dem Kupferausgangsmaterial erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entzundern direkt ein Walzen des Kupferausgangsmaterials erfolgt, wobei die beim Entzundern auf das Kupferausgangsmaterial aufgebrachte Walzemulsion beim Walzen verwendet wird, sodass ein gewalztes Kupferprodukt vorliegt.
  11. Kupferprodukt (117), insbesondere Gießwalzdraht, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupferprodukt nach einen Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist, sodass die Oberfläche des Kupferproduktes frei von Zunder ist.
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