DE2119920B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Warmbehandlung und nachfolgenden kontinuierlichen Ummantelung eines langgestreckten Grundmaterials mit einem geschmolzenen Mantelmetall - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Warmbehandlung und nachfolgenden kontinuierlichen Ummantelung eines langgestreckten Grundmaterials mit einem geschmolzenen MantelmetallInfo
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Description
25 und zur Herbeiführung einer anderen Wirkung im
Prinzip bereits bekannt waren; vgl. die USA.-Patent-
schrift 1 933 401.
Die im vorstehenden erörterte erfindungsgemäße
Die im vorstehenden erörterte erfindungsgemäße
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur konti- Kühlstufe ist von Vorteil, weil sie trotz der verhältnis-
nuierlichen Warmbehandlung und nachfolgenden 30 mäßig hohen Glühtemperatur und je nach deren
kontinuierlichen Ummantelung eines langgestreckten Höhe eine einstellbar optimale Temperatur beim
Grundmaterials mit einem geschmolzenen Mantel- Eintauchen in das Ummantelungsbad gewährleistet,
metall, gemäß dem das Grundmaterial im Vakuum Sie gewinnt aber ihre volle Bedeutung erst dadurch,
fortlaufend bei mindestens 700°C gcgli ht und in daß auf das Schmelzbad im Bereich des Eintritts und
einer Tauchzone mit dem geschmolzenen Metall 35 des Austritts des zu ummantelnden Grundmaterials
ummantelt wird. Dabei wird unter einem langge- ein stark reduzierendes Gas, wie Wasserstoff, unter
streckten metallischen Grundmaterial ein Material geringem Druck aufgeblasen wird. Dadurch werden
verstanden, das längs einer seiner Abmessungen Oxydationserscheinungen vermieden, die sonst im
kontinuierlich verfügbar ist, z. B. ein Draht, eine Tauchbad bei dessen unvermeidliche-^ Gehalt an
Stange oder eine Platte. 4° okkludierten Gasen regelmäßig eintreten.
Verfahren dieser Art sind bekannt, wie beispiels- Wenn das zu ummantelnde Grundmaterial ein
weise die USA.-Patentschrift 3 346 467 zeigt. Bei Eisendraht mit hohem Kohlenstoffgehalt ist, dann
diesem bekannten Verfahren handelt es sich jedoch wird dieser Eisendraht in weiterer Ausgestaltung der
primär nicht um die kontinuierliche Ummantelung Erfindung nach der Warmbehandlung schnell bis zu
eines langgestreckten Grundmaterials mit einem ge- 45 einer Temperatur von etwa 5000C abgekühlt,
schmolzenen MantelmetaU, sondern um die metallo- Die Erfindung wird im folgenden an zwei Aus-
graphisch-strukturellc Beeinflussung, nämlich das führungsbeispielen einer Vorrichtung, die zu ihrer
Weichglühen von Stahl- oder Eisenmaterial. Soweit Durchführung besonders geeignet ist, des näheren
dabei auch die Bildung eines metallischen Überzugs erläutert. Es zeigt
stattfindet, hat dieser Vorgang nur sekundäre Be- 5° F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch
deutung. eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung,
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe F i g. 2 einen schematischen Längsschnitt durch
zugrunde, das bekannte Verfahren so auszugestalten, eine derartige Vorrichtung in einer weiteren Aus-
daß speziell die Bildung der metallischen Ummante- führungsform.
lung begünstigt wird und deren Haftbarkeit und 55 Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform
Oberflächenbeschaffenheit verbessert werden. verschiebt »ich ein Draht 1, der metallisch ummantelt
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung werden soll, in Richtung der Pfeile, ausgehend von
dadurch, daß das Grundmaterial nach dem Glühen einer Vorratsrolle 2 zu einer Aufwickelrolle 6 mittels
und vor der Ummantelung in bekannter Weise in Führungsrollen 3, 4 und S.
einer Kühlzone einer geregelten Kühlung unterworfen 60 Die Führungsrolle 4 ist in einem Tauchbad 7 anwird,
daß die Kühlung mittels temperaturgesteuerter geordnet, das ein geschmolzenes Ummantelungsmetall
Kühlwalzen erfolgt und daß ein stark reduzierendes enthält. Die Hauptbehandlungsvorgänge werden
Gas, wie Wasserstoff, unter geringem Druck auf das innerhalb der Zelle 8 durchgeführt. Die Vorratsrolle
Schmelzbad im Bereich des Eintritts und des Austritts und/oder die Aufwickelrolle können auch außerhalb
des Grundmaterials aufgeblasen wird. 65 der Zelle 8 angeordnet sein.
Wichtig ist dabei schon die Art der Kühlung: Eine Der Draht 1 wird in der Zelle IS unter Vakuum bei
gewisse Kühlung wird zwar auch bei einem anderen einer Temperatur von mehr als 7000C ausgeglüht,
bekannten Verfahren vorgenommen; vgl. die USA.- Danach wird er in einer aus temperaturgesteuerten
Kühlwalzen bestehenden Kühlvorrichtung Ii abgekühlt
und noch in der unter Vakuum stehenden Zelle durch das geschmolzene Ummantelungsmetall geführt.
Das notwendige Vakuum von z, B. 10-« bis 10-e mm
Hg kann !n der Zelle 8 durch irgendein herkömmliches Verfallen erzeugt und aufrechterhalten werden, also
durch Pumpen bekannter Art oder andere bekannte Einrichtungen, die mit dem Anschluß 9 verbunden
sind.
Bad 7 eintritt und dieses wieder verläßt, eingebracht,
um das Entstehen von Oxidschichten zu verhindern, die sich sonst bilden können.
Ummantelungsmetalle, die vorzugsweise für die Durchführung des Verfahrens ge^äß der Erfindung
verwendet werden, sind solche, die einen niedrigen Dampfdruck im Bereich ihrer Schmelztemperatur
aufweisen, z. B. Aluminium, Kupfer, Zinn und Indium
Nach der Kühlung wird der Draht 1 mittels der Rollen 3, 4 und 5 in das Bad 7 geführt, das das geschmolzene
Ummantelungsmetall enthält. Das Bad 7 ist in der Vakuumzelle 8 (Fig, I) angeordnet oder
mit dieser (F i g, 2) derart verbunden, daß der Draht
mit der Umgebungsluft nicht vor oder während des Eintauchens in das Bad in Berührung kommt. In
bestimmten Fällen, z. B, wenn das Ummantelungsmetall Aluminium ist, kann es zweckmäßig sein, dem
Das Ausglühen des Drahtes 1 kann auf verschiedene jo Bad 7 eine kleine Menge, z.B. 2 bis 4% Silicium
Arten durchgeführt werden. Zum Beispiel ist es zuzusetzen, um die Bildung einer Reaktionsschicht
möglich, die Temperatur des Drahtes 1 durch Strah- zwischen dem Grundmetall und dem Ummantelungslung,
Elektronenbeschuß oder direkte Widerstands- metall zu begrenzen.
erhitzung zu erhöhen. Die Erwärmung des Drahtes 1 Ein stark reduzierendes Gas, wie Wasserstoff, wird
wird jedenfalls mittels einer für diesen Zweck ge- 15 unter niedrigem Druck mittels Nadelventilen in die
eigneten Vorrichtung 10 durchgeführt. Dabei ist es Vakuumzelle in den Bereich, in dem der Draht in das
nötig, die Temperatur des Drahtes 1 auf mehr als
700° C zu bringen, damit die Oberfläche des Drahtes
in d?s Bad 7, das das Ummantelungsmetall enthält,
in entzundertem Zustand eintritt. Infolge der Er- 20
wärmung der Drahtoberfläche im Vakuum mittels
der Vorrichtung 10 erhält man eine metallurgisch
saubere Oberfläche, die frei von Oxid, Fett und öl ist,
und die Gase, die in dem Metall enthalten sein können,
700° C zu bringen, damit die Oberfläche des Drahtes
in d?s Bad 7, das das Ummantelungsmetall enthält,
in entzundertem Zustand eintritt. Infolge der Er- 20
wärmung der Drahtoberfläche im Vakuum mittels
der Vorrichtung 10 erhält man eine metallurgisch
saubere Oberfläche, die frei von Oxid, Fett und öl ist,
und die Gase, die in dem Metall enthalten sein können,
werden beseitigt. Drähte, die aus Stahl bestehen, der 25 oder Legierungen dieser Metalle,
einen hohen Kohlenstoffgehalt aufweist, können bis Die Temperatur des Ummantelungsmeialls in dem
zu einer Temperatur von 9000C erhitzt werden, um Bad 7 wird vorzugsweise auf einem Wert gehalten,
eine austenitische Struktur des Stahls zu erhalten. der um 1 bis 500C höher ist als seine Schmelztempeln
der Praxis hat sich gezeigt, daß unmittelbar nach ratur. Auf diese Weise wird der Metallverlust durch
der Glühbehandlung die metallurgisch saubere Ober- 30 Ablagerung an den Wänden der Vakuumzelle 8 auf
fläche des Drahtes in unerwarteter Weise für eine ein Minimum vermindert, und man erhält außerdem
Benetzung durch das geschmolzene Metall besonders Ummar.telungsschichten besserer Qualität bei gegeeignet
ist, ohne daß sie einer Behandlung mit einer ringstem Prozentsatz an intermetallischen Verbin-Salzlösung
unterzogen wird. düngen. In der nachstehenden Tabelle sind einige Die Temperatur des Drahtes 1 beim Eintritt in das 35 Werte von Dampfdrücken und Verdampfungsge-Tauchbad
7 ist von besonderer Wichtigkeit. Wenn schwindigkeiten von Metallen angegeben, die einen
diese Temperatur zu hoch ist, besteht die Gefahr, daß
eine dicke Reaktionsschicht zwischen dem Grundmetall des Drahtes 1 und dem Ummantelungsmetall
gebildet wird. Infolge der Bildung einer zu dicken 40
Reaktionsschicht wird der Draht spröde, und es
werden sehr häufig in der Ummantelungsschicht
tvMm Biegen des hiermit versehenen Materials Risse
gebildet. Es hat sich gezeigt, daß in dieser Reaktionsschicht ein erhöhter Prozentsatz an intermetallischen 45
Verbindungen (Sprödigkeit) auftritt, wenn die Temperatur zu hoch ist (Diffusion zwischen den Metallen).
Andererseits ist es sehr wichtig, daß die Temperatur
des Drahtes nicht zu niedrig ist, wenn der Draht in
das Bad 7 eintritt. 50
eine dicke Reaktionsschicht zwischen dem Grundmetall des Drahtes 1 und dem Ummantelungsmetall
gebildet wird. Infolge der Bildung einer zu dicken 40
Reaktionsschicht wird der Draht spröde, und es
werden sehr häufig in der Ummantelungsschicht
tvMm Biegen des hiermit versehenen Materials Risse
gebildet. Es hat sich gezeigt, daß in dieser Reaktionsschicht ein erhöhter Prozentsatz an intermetallischen 45
Verbindungen (Sprödigkeit) auftritt, wenn die Temperatur zu hoch ist (Diffusion zwischen den Metallen).
Andererseits ist es sehr wichtig, daß die Temperatur
des Drahtes nicht zu niedrig ist, wenn der Draht in
das Bad 7 eintritt. 50
Wenn die Temperatur zu niedrig ist, ist die Adhäsion zwischen dem Draht 1 und dem Ummantelungsmetall
zu schwach. Dahev wird der Grad der Abkühlung des Drahtes 1 mittels der temperaturgesteuerten Kühlwalzen
11 in Abhängigkeit von dem Grundmetall 55 und dem Ummantelungsmetall derart bestimmt, daß
die Bildung einer spröden Reaktionsschicht möglichst verhindert wird und die Adhäsion zwischen dem
Grundmetall und dem Ummantelungsmetall
niedrigen Dampfdruck im Bereich der Schmelztemperatur besitzen.
Schmelz | Dampf | Ver- | |
temperatur | druck | dampfungs- | |
geschwindig- | |||
CQ | (miTiHG) | keit in | |
1083 | 3,2 ■ ΙΟ-4 | g/s · cm2 | |
Kupfer | 232 | ιο-2Γ | 4- 7 · ΙΟ"5 |
Zinn | 327 | 3,4 · 10-» | 4 10-10 |
Blei | 660 | 1,2 · 10-° | ± io-ln |
Aluminium | ±io-R | ||
Im Gegensatz hierzu ergeben sich bei einem Metall wie Zink, das einen hohen Dampfdruck aufweist, die
folgenden Werte:
420°C; 0,1ό mmHG; ±10~3.
Ein Metall wie Zink ist also für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wegen seines
hohen Dampfdruckes weniger geeignet.
In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, die Mittel
reichend hoch ist. Wenn der Draht aus Stahl mit einem 60 zur Einstellung der Temperatur des Bades 7 zwischen
hohen Kohlenstoffgehalt besteht, ist es notwendig, der Aufwickelrolle 6 und der Führungsrolle 5 anzuihn
nach der Warmbehandlung schnell bis zu einer ordnen.
Temperatur von etwa 5000C abzukühlen, worauf Es wurden verschiedene Versuche mit unterschied-
dann der Draht je nach der Art des Ummantelungs- liehen Durchlaufgeschwindigkeiten durchgeführt. Auf
metalls weiterhin gesteuert abgekühlt werden kann, 65 diese Weise erhielt man die üblichen Kurven, d. h.
wenn dies nötig ist. die Dicke der erhaltenen Ummantelungsschicht in
Die Kühlwalzen 11 können z. B. aus durch Wasser Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit,
sekühlten Zylindern bestehen. Diese Kurven zeigen vor allem eine Verminderung der
aus-
Dicke der Ummantelungsschicht bei zunehmender Geschwindigkeit und anschließend eine Erhöhung der
Dicke der Ummantelungsschicht bei höheren Geschwindigkeiten infolge der »Mitreißwirkung«. Die
Ummantelungsschichten, die man mit dem Verfahren gemäß der Erfindung erhält, zeigen eine sehr gute
Qualität hinsichtlich der Adhäsion bzw. der Splitterfestigkeit ebenso wie hinsichtlich der Regelmäßigkeit.
Ein Zahlenbeispiel wird nachstehend angegeben:
Man erhält Drähte mit einer Ummantelungsschicht guter Qualität, wenn kohlenstoffarmer Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt von 0,1 % durch ein Aluminiumschmelzbad geführt wird. Die Temperatur des geschmolzenen Aluminiums beträgt z. B. 67O0C.
Man erhält Drähte mit einer Ummantelungsschicht guter Qualität, wenn kohlenstoffarmer Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt von 0,1 % durch ein Aluminiumschmelzbad geführt wird. Die Temperatur des geschmolzenen Aluminiums beträgt z. B. 67O0C.
Das Bad kann kein Silicium oder 2 bis 4% Silicium enthalten. Das Vakuum beträgt 5-10-6mmHG. Der
Draht wird zunächst bei einer Temperatur von 850°C geglüht und dann fortschreitend bis zu einer Temperatur
von 500° C bis unmittelbar vor seinem Eintritt in das Bad gekühlt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentschrift 2 656 285, Dort aber wird nicht imPatentansprüche: Vakuum gearbeitet, sondern unter Schutzgas, und dieKühlung erfolgt einfach durch Zufuhr einer wasser-1, Verfahren zur kontinuierlichen Warmbehand- stoffhaltigen Atmosphäre durch einen Einlaß, also lung und nachfolgenden, kontinuierlichen Um- 5 auf eine verhältnismäßig diffuse Weise, und sie hat mantelung-eines langgestreckten Grundmaterial außerdem nicht so sehr die Temperatur des Grundmit einem geschmolzenen MantelmetaU, gemäß materials beim Eintauchen in das Metallbad zu bedem das Grundmaterial im Vakuum fortlaufend einflussen als vielmehr die Reaktionsverhältnisse in bei mindestens 7000C geglüht und in einer Tauch- den davorliegenden Glühzonen, die von der durch zone mit dem geschmolzenen Metall ummantelt io den genannten Einlaß eintretenden wasserstoffhaltigen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Atmosphäre im Gegenstrom zu dem behandelten das Grundmaterial nach dem Glühen und vor der Bandmaterial durchlaufen werden; vgl. in der Patent-Ummantelung in bekannter Weise in einer Kühl- schrift z. B. Spalte 6, Zeilen 15 bis 19.zone einer geregelten Kühlung unterworfen wird, Bei der Erfindung dagegen wird eine in ihrer räum-daß die Kühlung mittels tempeiaturgesteuerter 15 liehen Erstreckung und in ihrer LeistungsabgabeKühlwalzea erfolgt und daß ein stark reduzieren- geregelte Kühlzone angewendet. Zum Stand derdes Gas, wie Wasserstoff, unter geringem Druck Technik ist hier einzuschalten, daß bei vergleichbarenauf das Schmelzbad im Bereich des Eintritts und Verfahren die Einfügung einer gesteuerten Kühlstufedes Austritts des Grundmaterials aufgeblasen wird. bereits bekannt war, wie die deutsche Patentschrift
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 709 181 zeigt. Dabei wurden indessen flüssige Kühlzeichnet, daß Eisendraht mit hohem Kohlenstoff- bäder angewendet, während bei der Erfindung die gehalt nach der Warmbehandlung schnell bis zu Kühlung mittels temperaturgesteuerter Kühlwalzen einer Temperatur von etwa 5000C abgekühlt wird. erfolgt, wie sie ihrerseits wiederum bei einem Verfahren anderer Art in einer anderen Verfahrensstufe
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL707006051A NL141933B (nl) | 1970-04-24 | 1970-04-24 | Werkwijze voor het bekleden van een langgerekt metalen voorwerp met metaal, alsmede voorwerpen bekleed volgens deze werkwijze. |
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