DE2420347C3

DE2420347C3 - Vorrichtung zur Herstellung von Kupferdraht

Info

Publication number: DE2420347C3
Application number: DE2420347A
Authority: DE
Inventors: John Olen Dompas; Jean Embourg Ghyselen; Rene Olen Mortier
Original assignee: METALLURGIE HOBOKEN-OVERPELT BRUESSEL
Current assignee: METALLURGIE HOBOKEN-OVERPELT BRUESSEL
Priority date: 1973-04-27
Filing date: 1974-04-26
Publication date: 1978-08-03
Also published as: US3942582A; DE2420347B2; BE798796A; AU6811774A; JPS6048266B2; GB1437580A; JPS5041721A; DE2420347A1; CA1017530A; FR2227062B1; FR2227062A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Kupferdraht mit einer geneigt angeordneten Band-Stranggießmaschine, bei der die Stranggießkokille von zwei endlosen, gekühlten, dünnen, metallischen Gießbändern und zwei seitlichen Abschlüssen zwischen diesen Gießbändern gebildet ist, und einer horizontalen Walzenstraße sowie einer dazwischen angeordneten gekrümmten Strangführung.

Unter Kupferdraht wird hier warmgewalzter Draht von einem Durchmesser zwischen 6 und 10 mm verstanden, der als Ausgangsmaterial beim Drahtziehen verwendet wird.

Dem Fachmann ist bekannt, daß die Ziehbarkeit solchen Kupferdrahtes in dem Maße besser ist wie nichtmetallische Einschlüsse, insbesondere Oxyde feiner unterteilt und gleichförmiger verteilt sind.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Kupferdraht wird von einzelnen Stäben mit trapezförmigem Querschnitt ausgegangen. Gemäß diesem Verfahren werden die Stäbe wieder auf die Temperatur gebracht, die sie beim Warmverformen angenommen hatten, und dann durch Walzen in Draht umgeformt. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß die Wärmeenergie, die das flüssige Kupfer beim Gießen zu Stäben aufweist, nicht für die spätere Warmverformung der Stäbe in Draht ausgenutzt wird. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß der auf diese Weise hergestellte Draht nahe seiner Peripherie teilweise großvolumige Kupferoxydeinschlüsse aufweist, deren Entstehen durch die starke Oxydkonzentration in den peripheren Bereichen bedingt ist, wobei diese Oxydkonzentrationen ihrerseits auf dais diskontinuierliche Gießen der Kupferstäbe und auf das spätere Wiederaufheizen vor dem Walzen zurückzuführen sind. Diese Nachteile sind dem Fachmann bekannt und werden nachstehend nicht mehr gesondert erwähnt

Bei einem anderen bekannten Verfahren ziar Herstellung von Kupferdraht wird die gekrümmte Gießnut

to eines Gießrades verwendet um kontinuierlich gekrümmte Kupferstränge zu gießen, die anschließend gerade gerichtet und einer Walzanlage zugeführt werden, in der sie gleich anschließend in Draht umgeformt werden. Da das gegossene Kupfer aufgrund seiner grobkörnigen, dendritischen Struktur sehr Warmbrüchig ist, führt das Geraderichten der Stränge vor ihrem Einführen in die Walzanlage wie auch die Verformung der geradegerichteten Stränge beim Durchgang durch die erste Stufe der Walzanlage zum Entstehen zahlreicher Risse, durch die Luft in das Kupfer eindringt, um sofort großvolumige Oxydadern zu bilden. Die erwähnten mit Oxyd gefüllten Risse schließen sich später unter der Wirkung der Walzbehandlung wieder, sie bleiben jedoch in dem Strangmate- rial während des ganzen Walzvorganges eingeschlossen und sind schließlich auch im Draht enthalten.

Um die obenstehend erwähnten Nachteile des unter Verwendung eines Gießrades durchgeführtem Verfahrens zu vermeiden, ist auch schon vorgeschlagen

jo worden, das flüssige Kupfer in die Gießnut des Gießrades in Form eines turbulenten Strahls einzugeben, so daß das in der Gießnut befindliche Material gut durchgemischt wird und damit ein gegossener Strang entsteht, der eine gleichachsige Feinkornstruktur aufweist und damit weniger wannbrüchig ist als das dendritische Kupfer. Gleichzeitig wurde vorgeschlagen, den Strahl flüssigen Kupfers mit einer Sauerstoffhülle zu umgeben, damit die Bildung von Luftblasen in dem gegossenen Strang verhindert ist die durch die Turbulenz des aus dem GuSschnaoei austretenden flüssigen Materials hervorgerufen werden könnten. Es versteht sich von selbst daß das oben erwähnte Verfahren den Gießprozeß kompliziert und darüber hinaus zu gegossenem Kupfermaterial führt, das sehr oxydreich ist was jedoch nicht wünschenswert ist Das erwähnte Verfahren dürfte darüber hinaus für eine industrielle Anwendung bisher noch nicht geeignet sein. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, kontinuierlich Kupferstrangmaterial in einer Gießmaschine

">n herzustellen, die eine geradlinige Gußmulde aufweist, und das gegossene Strangmaterial einer geradlinig arbeitenden Drahtwalzmaschine zuzuführen, wobei es der gemeinsamen Achse von Gußmulde und Walzmaschine folgt (DE-OS 20 08 105). Da die vorgeschlagene Gießmaschine nicht bei horizontal ausgerichteter Gußmulde arbeiten kann, sind die Schwierigkeiten, die sich bei der Realisierung dieses bekannten Verfahrens ergeben, leicht zu erkennen, insbesondere soweit sie die Ausbildung und die Anbringung der ersten Walzgeriiste der Walzanordnung betreffen. Darüber hinaus liefert dieser letztgenannte bekannte Vorschlag keine Mittel gegen das Entstehen von Rissen des Kupferstabmaterials bei dessen Bearbeitung in dem ersten Walzgerüst. Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs

b5 erwähnten Art (FR-PS 20 58 411), bei der eine Band-Stranggießmaschine mit geneigter Stranggießkokille und eine horizontal verlaufende Walzenstraße zusammenarbeiten, bestehen die bei der vorerwähnten

Vorrichtung auftretenden Schwierigkeiten zwar nicht.

Die Ergebnisse, die mit einer solchen Vorrichtung erzielt wurden, waren jedoch in ähnlichem Maße nicht zufriedenstellend wie bei den Vorrichtungen, die ein Gießrad aufweisen und bei denen die gegossenen Stränge vor dem Walzen geradegerichtet werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das die erwähnten Nachteile der bekannten Verfahren venntidet

Bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Krümmung der Strangführung kleiner als 0,25 m-' ist

Der Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, daß die nicht befriedigenden Arbeitsergebnisse bei der bekannten, eine Band-Stranggießmaschine verwendenden Vorrichtung auf die gekrümmte Strangführung zwischen der geradlinigen Stranggießkokille und der horizontalen Walzenstraße zurückzuführen waren, und daß die dort aufgetretenen Fehler vermieden werden können, wenn die Strangführung eine bestimmte Mindestkrümmung nicht überschreitet

Gemäß der Erfindung wird vorzugsweise Strangmaterial gegossen, dessen Querschnittsfläche mehr als 70mal so groß wie die Querschnittsfläche des herzustellenden Drahtes ist so daß während des Walzens eine Druckraffination erfolgt

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Formmulde mit rechteckförmigem Querschnitt verwendet wobei die Grundlinie des Querschnittes vorzugsweise l,5mal größer als dessen Höhe ist Als Wandung für die beiden großen Seiten einer derartigen Fonnmulde werden in diesem Falle parallel verlaufende Metallbänder verwendet, die in an sich bekannter Weise im gleichen Sinne wie das gegossene Strangmaterial bewegt werden und die mit Hilfe von Wasser intensiv gekühlt werden, so daß das gegossene Kupfer sich rasch verfestigt Außerdem wird in diesem Falle das flüssige Kupfer bei einer Temperatur, die unter 1130⁰C liegt, und bei einei Zufuhrrate in die Formmulde eingegeben, die ausreicht um Kupferstrangmaterial mit einer größeren Geschwindigkeit als 8 m/Min, zu erzeugen, so daß eine gleichachsige Feinkorngußstruktur entsteht

Der Draht, der in der vorstehend erwähnten Art hergestellt wird, ist gekennzeichnet durch eine gleichmäßige Verteilung der gelösten Kupferoxydeinschlüsse und durch völliges Fehlen von Adern äußeren Oxydes, wodurch es möglich ist, den Draht ohne vorherige Oberflächenbehandlung zu feinem Draht zu ziehen.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die aus einer kontinuierlich arbeitenden Gießmaschine und aus einer Walzvorrichtung besteht,

F i g. 2 den Querschnitt durch Kupferstranggießmaterial, wie es die Gießmaschine der Vorrichtung gemäß F i g. I verläßt

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird fortlaufend flüssiges Kupfer über eine in der F i g. 1 mit 1 bezeichnete Zufuhreinrichtung einer kontinuierlich arbeitenden Gießmaschine 2 zugeführt, die eine

ίο geradlinige Gußmulde 3 aufweist welche durch zwei sich um Walzen 5 drehende endlose Metallbänder 4 und durch zwei hier nicht dargestellte Seitenwände gebildet wird, die die Metallbänder beabstandet halten. Diese Art von Gießmaschine wird schon lange zum kontinuierlichen Gießen von Metallbändern verwendet und ist für sich dem Fachmann gut bekannt.

Bei dem erwähnten Ausführungsbeispiel weist die Gußmulde 3 eine Länge von 4,5 m und eine Querschnittsfläche von 50 mm χ 110 mm auf (Abstand zwischen den Bändern χ Abstand zwischen den Seitenwänden).

Der Kupferstrang 6, der die Gießmaschine 2 verläßt wird durch für sich bekannte und nicht dargestellte Mittel zur Regelung der Temperatur zum Entgraten und/oder zum Reinigen hindurch entlang einer leicht gekrümmten Bahn 9 der horizontal verlaufenden Walzstraße 7. Die Krümmung dieser Bahn beträgt höchstens 0,09 m-' (die Maximalkrümmung einer gekrümmten Strecke ist der Kehrwert des Halbmessers des am stärksten gekrümmten Teils dieser gekrümmten Strecke).

In der Walzanlage 7, die von üblicher Bauart mit 15 Walzgerüsten ist wird der gegossene Strang 6 bei 800° C in Draht 8 mit einem Durchmesser von 8 mm umgeformt.

Es wird nunmehr nochmals auf den Gießvorgang zurückgekommen. Das flüssige Kupfer wird in die Gießmaschine 2 bei einer Temperatur von +1120⁰C und mit einer Zufuhrrate von +32t/Std eingegeben, womit Stränge mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 12 m/Min, erzeugt werden, deren Querschnitt aus der F i g 2 ersichtlich ist Aus dieser Figur erkennt man die gleichachsige Feinkornstruktur des auf diese Weise gegossenen Stranges, die typisch für Gußmecall ist das schnell bis in sein Inneres hinein erstarrt ist Dieses schnelle Erstarren des flüssigen Kupfers bis ins Innere hinein, das allein von der Temperatur und der Gießgeschwindigkeit abhängig ist konnte durch die Verwendung einer Gußmulde erreicht werden, deren Wandung zum größten Teil durch dünne Metallbänder gebildet ist die ein schnelles Abführen der Wärme nach außen hin ermöglichen, was bei dem Gießrad, das im Zusammenhang mit bekannten Verfahren verwendet wird, rvcht der Fall ist, da die Wandung der Gußform in diesem Falle größtenteils durch massive Teile des Rades gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Herstellung von Kupferdraht mit einer geneigt angeordneten Band-Stranggießmaschine, bei der die Stranggießkokille von zwei endlosen, gekühlten, dünnen, metallischen Gießbändern und zwei seitlichen Abschlüssen zwischen diesen Gießbändern gebildet ist, und einer horizontalen Walzenstraße sowie einer dazwischen angeordneten gekrümmten Strangführung, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der

Strangführung kleiner als 0,25— ist

in

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen formgebenden Querschnitt der Stranggießkokille, der größer als das 70fache des aus der Walzenstraße austretenden Kupferdraht-Querschnittes ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen rechteckigen Querschnitt der Stranggießkokille (3).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Querschnitt der Stranggießkokille (3) mit einem Verhältnis der Breite zur Höhe von mindestens 1,5:1.

5. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Gießgeschwindigkeit von über 8 m pro Minute bei einer Temperatur der Kupferschmelze von unter 1130⁰C.

6. Verfahrer -jum Betrieb einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Gießgeschwindigkeit von 12 m/Min, bei einer Temperatur der Kupferschmdze von 1120° C