CH685996A5 - Method and apparatus for producing a conductor having at least one textured superconducting core. - Google Patents
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Description
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CH 685 996 A5 CH 685 996 A5
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Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Leiters mit mindestens einem texturierten, supraleitenden Kern. The invention relates to a method for producing an electrical conductor with at least one textured, superconducting core.
Beim Verfahren kann ein zur Bildung des Leiters dienendes Werkstück oder Walzgut mit mindestens einem Kern und einem diesen umschliessenden Mantel durch Walzen zu einem länglichen, bandförmigen Leiter umgeformt werden, der beispielsweise zur Bildung der Wicklung einer Magnetspule verwendbar ist. In the method, a workpiece or rolling stock used to form the conductor with at least one core and a sheath surrounding it can be formed by rolling into an elongated, band-shaped conductor which can be used, for example, to form the winding of a magnetic coil.
Das Verfahren dient insbesondere zur Herstellung eines länglichen, bandförmigen Leiters, dessen Kern bzw. Kerne Metalloxide aufweist, die bei mindestens einer Wärmebehandlung durch eine Reaktion zu einem möglichst grossen Teil in eine gewünschte, supraleitende Phase umgewandelt wurden. Die Umwandlung der Metalloxide in die gewünschte, supraleitende Phase kann zum Beispiel mindestens zum Teil zwischen aufeinanderfolgenden, zum Verformen des Walzgutes dienenden Walzdurchgängen erfolgen. In einem andern Fall kann das zur Bildung des bzw. jedes Kerns dienende Kernbildungsmaterial schon durch eine bei einer Vorbehandlung stattfindende Reaktion in die gewünschte, supraleitende Phase umgewandelt werden, bevor es von dem nachher den Mantel des Walzgutes bildenden Mantel umschlossen ist. Der bzw. jeder Kern des Walzgutes kann also in diesem Fall schon vor dem Walzen und vor allenfalls vor dem Walzen stattfindenden Umformungen aus der gewünschten supraleitenden Phase bestehen, die dann durch das Walzen texturiert wird. The method is used, in particular, to produce an elongated, band-shaped conductor, the core or cores of which have metal oxides which, in at least one heat treatment, have been largely converted into a desired superconducting phase by a reaction. The conversion of the metal oxides into the desired superconducting phase can, for example, take place at least in part between successive rolling passes which serve to deform the rolling stock. In another case, the core-forming material used to form the or each core can be converted into the desired superconducting phase by a reaction which takes place during a pretreatment before it is enclosed by the jacket which subsequently forms the jacket of the rolling stock. In this case, the or each core of the rolling stock can already consist of the desired superconducting phase before the rolling and, if necessary, before the rolling, which is then textured by the rolling.
Der bzw. jeder Kern kann zum Beispiel Oxide von Wismuth, Strontium, Calcium und Kupfer aufweisen, die beim fertigen Leiter mindestens zum grössten Teil aus einer supraleitenden, texturierten Phase bestehen, die näherungsweise durch die Formel BÌ2Sr2Ca2Cu30io dargestellt werden kann. Diese Phase wird häufig kurz mit Bi (2223) bezeichnet, wobei die in der Klammer enthaltenen Zahlen die Anzahl Atome der vier Elemente Bi, Sr, Ca und Cu angeben. Im allgemeinen enthält die die supraleitende Phase bildende Verbindung zur ther-modynamischen Stabilisierung noch einen gewissen Anteil Blei, was zum Beispiel durch die Formel Bii,72Pbo,34Sri,83Cai,97Cu3,i30x ausgedrückt, aber durch dieselbe Bezeichnung Bi (2223) bezeichnet wird. Die Sprungtemperatur Tc der supraleitenden Phase Bi (2223) ist 110 K. The or each core can, for example, contain oxides of bismuth, strontium, calcium and copper, which at least largely consist of a superconducting, textured phase in the finished conductor, which can be approximately represented by the formula BÌ2Sr2Ca2Cu30io. This phase is often referred to briefly as Bi (2223), the numbers in brackets indicating the number of atoms in the four elements Bi, Sr, Ca and Cu. In general, the compound forming the superconducting phase for thermodynamic stabilization still contains a certain amount of lead, which is expressed, for example, by the formula Bii, 72Pbo, 34Sri, 83Cai, 97Cu3, i30x, but is designated by the same designation Bi (2223). The step temperature Tc of the superconducting phase Bi (2223) is 110 K.
Es gibt auch noch eine andere supraleitende, kristalline Phase, welche Oxide von Wismuth, Blei, Strontium, Calcium, Kupfer und eventuell Blei aufweist, bzw. aus solchen gebildet ist. Diese Phase kann näherungsweise durch die Formel BÌ2Sr2CaiCu208 dargestellt werden und wird im folgenden kurz mit Bi (2212) bezeichnet. Die Sprungtemperatur Tc der Phase Bi (2212) beträgt 94 K. Die Phase Bi (2223) hat also eine höhere Sprungtemperatur als die Phase Bi (2212) und kann zudem bei 77 K, der Temperatur des flüssigen Stickstoffs, supraleitende Ströme bis zu wesentlich stärkeren Magnetfeldern tragen als die Phase Bi (2212). Die There is also another superconducting, crystalline phase which contains or is formed from bismuth, lead, strontium, calcium, copper and possibly lead oxides. This phase can be approximately represented by the formula BÌ2Sr2CaiCu208 and is briefly referred to below as Bi (2212). The transition temperature Tc of phase Bi (2212) is 94 K. The phase Bi (2223) therefore has a higher transition temperature than phase Bi (2212) and, at 77 K, the temperature of the liquid nitrogen, can superconducting currents up to much stronger Magnetic fields bear as the phase Bi (2212). The
Phase Bi (2223) ist daher für viele Verwendungen günstiger. Phase Bi (2223) is therefore cheaper for many uses.
Bei einem fertigen Leiter mit einem die Phase Bi (2223) aufweisenden Kern ist dieser derart texturiert, dass die plättchenförmigen Kristallite oder Körner der Phase Bi (2223) mehr oder weniger parallel zu den beiden breiten Oberflächen des beim Walzen geformten, bandförmigen Leiters sind und zu den genannten Oberflächen rechtwinklige, kristalline c-Achsen haben. In the case of a finished conductor with a core having the phase Bi (2223), this is textured in such a way that the platelet-shaped crystallites or grains of the phase Bi (2223) are more or less parallel to the two broad surfaces of the strip-shaped conductor formed during the rolling and to the surfaces mentioned have right-angled, crystalline c-axes.
Die Stromtragfähigkeit eines derartigen, bandförmigen, sich in supraleitendem Zustand befindenden Leiters ist anisotrop und am grössten parallel zu den breiten Oberflächen des Leiters. Die Beeinflussung der Stromtragfähigkeit durch ein Magnetfeld ist stark von dessen Richtung abhängig und am kleinsten, wenn das Magnetfeld parallel zu den breiten Oberflächen des Bandes und rechtwinklig zu den c-Achsen der Kristallite ist. The current carrying capacity of such a band-shaped conductor which is in the superconducting state is anisotropic and is greatest parallel to the broad surfaces of the conductor. The influence of the current carrying capacity by a magnetic field is strongly dependent on its direction and is the smallest if the magnetic field is parallel to the wide surfaces of the band and perpendicular to the c-axes of the crystallites.
Aus den Publikationen «HIGH-Jc SILVER-SHEA-TED Bi-BASED SUPERCONDUCTED WIRES», K. Sato, T. Hikata, H. Mukai, M. Ueyama, N. Shibu-ta, T. Kato, T. Masuda, M. Nagata, K. Iwata, T. Mitsui, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 27. NO.2, 1991, 1231-1238, «High Criticai Current Densities in Bi (2223) Ag Tapes», R. Flükiger, B. Hensel, A. Jeremie, M. Decroux, H. Küpfer, W. Jahn, E. Seibt, W. Goldacker, Y. Yamada, J. Q. Xu, Supercond. Sei. Technol. 5, 1992, S61-S68 und «A model for the criticai current in (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu30x silver-sheated tapes», B. Hensel, J.-C. Grivel, A. Jeremie, A. Perin, A. Pollini, R. Flükiger, Physica C 205, 1993, 329-337, North-Holland, sind bandförmige Leiter bekannt, die einen supraleitenden Wismuth-, Blei-, Strontium-, Calcium- und Kupferoxide - aufweisenden Kern und einen diesen umschliessenden, elektrisch leitenden, mindestens zum Teil aus Silber bestehenden Mantel besitzen. Gemäss der ersten dieser Publikationen mischt man bei der Herstellung eines Leiters pulverförmige Oxide und Carbonate von Wismuth, Blei, Strontium, Calcium und Kupfer, cal-ciniert das dabei gebildete Material und bringt dieses in ein zylindrisches Silberrohr ein. Aus dem gefüllten Rohr wird zuerst durch Hämmern und anschliessendes Ziehen ein Draht gebildet. Dieser wird dann als Walzgut in mehreren Walzdurchgängen zwischen zwei Walzen zu einem flachen Band geformt, das einen Kern aus supraleitendem Material und einen Mantel aus Silber aufweist. Die Umformung erfolgt dabei beim Hämmern, Ziehen und insbesondere bei allen Walzdurchgängen bei Raumtemperatur und also durch Kaltverformungen. Das Walzgut wird jedoch mehreren, beispielsweise mindestens drei jeweils nach einem Walzdurchgang stattfindenden Wärmebehandlungen, nämlich Reak-tionsglühungen unterzogen. Beim Calcinieren und vor allem bei den nach den Walzdurchgängen stattfindenden Reaktionsglühungen wird ein Teil des ursprünglich vorhandenen Gemischs von Oxiden und Carbonaten in die kristalline Phase Bi (2223) umgewandelt. From the publications "HIGH-Jc SILVER-SHEA-TED Bi-BASED SUPERCONDUCTED WIRES", K. Sato, T. Hikata, H. Mukai, M. Ueyama, N. Shibu-ta, T. Kato, T. Masuda, M Nagata, K. Iwata, T. Mitsui, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 27. NO.2, 1991, 1231-1238, "High Criticai Current Densities in Bi (2223) Ag Tapes", R. Flükiger, B. Hensel, A. Jeremie, M. Decroux, H. Küpfer, W. Jahn, E. Seibt, W. Goldacker, Y. Yamada, JQ Xu, Supercond. Be. Technol. 5, 1992, S61-S68 and "A model for the criticai current in (Bi, Pb) 2Sr2Ca2Cu30x silver-sheated tapes", B. Hensel, J.-C. Grivel, A. Jeremie, A. Perin, A. Pollini, R. Flükiger, Physica C 205, 1993, 329-337, North Holland, band-shaped conductors are known which contain a superconducting bismuth, lead, strontium, calcium - and copper oxides - have a core and an enclosing, electrically conductive, at least partially made of silver jacket. According to the first of these publications, powdered oxides and carbonates of bismuth, lead, strontium, calcium and copper are mixed in the manufacture of a conductor, the material formed is calcined and introduced into a cylindrical silver tube. A wire is first formed from the filled tube by hammering and then pulling. This is then formed as rolling stock in several rolling passes between two rolls to form a flat strip which has a core made of superconducting material and a jacket made of silver. The shaping takes place during hammering, drawing and in particular during all rolling passes at room temperature and thus by cold working. However, the rolling stock is subjected to several, for example at least three, heat treatments, namely reaction annealing, which take place after each rolling pass. During the calcination and especially during the reaction annealing that takes place after the rolling passes, a part of the originally present mixture of oxides and carbonates is converted into the crystalline phase Bi (2223).
Auf diese Art und Weise durch Kaltwalzen hergestellte, bandförmige Leiter haben den Nachteil, dass ihre kritische Stromdichte relativ gering ist und Band-shaped conductors produced in this way by cold rolling have the disadvantage that their critical current density is relatively low and
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nämlich bei einer Temperatur von 77 K und bei Abwesenheit eines Magnetfeldes typischerweise nur 8000 bis 12 000 A/cm2 und allerhöchstens 14 000 A/cm2 beträgt. Ein weiterer Nachteil der bekannten, durch Kaltwalzen hergestellten, bandförmigen Leiter besteht darin, dass die kritische Stromdichte bei 77 K durch ein Magnetfeld stark reduziert wird. Bei dieser Temperatur verursacht ein zu den breiten Oberflächen der Bänder paralleles Magnetfeld mit einer Induktion von 1 Tesla bei den besten Leitern eine Verkleinerung der kritischen Stromdichte um einen Faktor von ungefähr 8 bis 11. namely at a temperature of 77 K and in the absence of a magnetic field is typically only 8,000 to 12,000 A / cm2 and at most 14,000 A / cm2. Another disadvantage of the known strip-shaped conductors produced by cold rolling is that the critical current density at 77 K is greatly reduced by a magnetic field. At this temperature, a magnetic field parallel to the broad surfaces of the tapes with an induction of 1 Tesla causes the critical conductors to decrease in critical current density by a factor of approximately 8 to 11.
Gemäss der bereits zitierten Publikation «High Criticai Current Densities in Bi (2223) Ag Tapes» ist es auch bekannt, Leiter nach der ersten Reaktions-glühung statt durch Walzen ausschliesslich durch Pressen zu formen. Dieses Verfahren ermöglicht zwar die Herstellung von Leitern, die wesentlich höhere kritische Stromdichten haben als die durch die vorgängig beschriebenen bekannten Kaltwalzverfahren hergestellten Leiter. Durch Pressverfahren können jedoch nur kurze Leiter mit einer weniger als etwa 4 cm betragenden Länge hergestellt werden. Leiter mit einer derart geringen Länge sind jedoch für die Herstellung von Wicklungen für Spulen und auch für andere praktischen Verwendungen ungeeignet. According to the previously cited publication “High Criticai Current Densities in Bi (2223) Ag Tapes”, it is also known to form conductors exclusively by pressing after the first reaction annealing instead of by rolling. Although this method enables the production of conductors which have significantly higher critical current densities than the conductors produced by the known cold rolling methods described above. However, only short conductors with a length of less than about 4 cm can be produced by pressing processes. However, conductors with such a short length are unsuitable for the production of windings for coils and also for other practical uses.
Aus der Publikation «Hot rolling of Bii,6Po,4Sr2Ca2Cu30x», X. Yang, T. K. Chaki, Su-percond. Sei. Technol., 6, 1993, 269-274, ist ein Verfahren zur Herstellung von bandförmigen Leitern bekannt, bei dem aus Pulvern mit Teilchen aus Wismuth-, Blei- sowie Kupferoxid und Strontium-sowie Calciumcarbonat durch Mischen, Erhitzen, Pressen und Sintern Tabletten mit einem Durchmesser von 12,7 mm und einer axialer Abmessung von 2,5 bis 4,5 mm gebildet werden. Diese Tabletten werden mit einem Überzug von Y-stabilisertem Zirkonoxid versehen, in einem Ofen auf eine Temperatur von 865 bis 880°C erhitzt und in heissem Zustand zwischen kalte Walzen einer Walzmaschine gebracht und einmal verformt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass keine langen, bandförmigen Leiter, sondern nur Leiter hergestellt werden können, deren grösste Ausdehnung ca. 15 mm beträgt. Ferner kühlen sich die Tabletten beim Transport vom Ofen zu den Walzen und vor allem beim Walzen zwischen den kalten Walzen in unkontrollierbarer Weise ab, so dass die Verformung bei einer Undefinierten Temperatur erfolgt. Zudem wird die bei der Bildung der Tabletten gebildete Phase Bi (2223) gemäss der Publikation bei der zum Walzen erfolgenden Erhitzung geschmolzen und bildet nach der beim Walzen stattfindenden Abkühlung ein Glas, das nicht mehr supraleitend ist und erst bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung wieder supraleitend wird. Die auf diese Weise hergestellten Leiter haben auch nur eine geringe Texturierung. Gemäss der Publikation haben diese Leiter auch nur eine ungefähr 124 A/cm2 betragende kritische Stromdichte. From the publication "Hot rolling of Bii, 6Po, 4Sr2Ca2Cu30x", X. Yang, T.K. Chaki, Su-percond. Be. Technol., 6, 1993, 269-274, a process for the production of band-shaped conductors is known, in which tablets are mixed from powders with particles of bismuth, lead and copper oxide and strontium as well as calcium carbonate by mixing, heating, pressing and sintering a diameter of 12.7 mm and an axial dimension of 2.5 to 4.5 mm. These tablets are provided with a coating of Y-stabilized zirconium oxide, heated in a furnace to a temperature of 865 to 880 ° C. and, when hot, placed between cold rolls of a rolling machine and deformed once. This method has the disadvantage that it is not possible to produce long, band-shaped conductors, but only conductors whose largest dimension is approximately 15 mm. Furthermore, the tablets cool down in an uncontrollable manner during transport from the oven to the rollers and especially when rolling between the cold rollers, so that the deformation takes place at an undefined temperature. In addition, according to the publication, phase Bi (2223) formed during the formation of the tablets is melted during the heating that occurs during rolling and, after cooling, takes place during the rolling process and forms a glass that is no longer superconducting and only becomes superconducting again during subsequent heat treatment. The conductors produced in this way also have little texturing. According to the publication, these conductors also only have a critical current density of approximately 124 A / cm 2.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen, bandförmigen Leiters zu schaffen, mit dem Nachteile der bekannten Verfahren ausgeschaltet werden können. Dabei wird insbesondere die Herstellung eines Leiters angestrebt, der eine grosse kritische Stromdichte bei 77 K besitzt bzw. ermöglicht und bei dem die kritische Stromdichte durch Magnetfelder nur möglichst wenig abgeschwächt wird. The invention is therefore based on the object of providing a method for producing an elongated, band-shaped conductor with which the disadvantages of the known methods can be eliminated. In particular, the aim is to produce a conductor which has or enables a large critical current density at 77 K and in which the critical current density is weakened as little as possible by magnetic fields.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese Einrichtung hat gemäss der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 8. The invention further relates to a device for performing the method. According to the invention, this device has the features of claim 8.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Einrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Advantageous embodiments of the method and the device emerge from the dependent claims.
Wie noch ausführlich erläutert wird, ermöglicht die erfindungsgemässe Beheizung der Walzen bei mindestens einem Walzdurchgang des am Ende des Herstellungsvorgangs den Leiter bildenden Walzgutes gegenüber ausschliesslich kaltgewalzten Leitern eine bessere Texturierung von supraleitenden, beispielsweise aus der Bi (2223) Phase bestehenden, plättchenförmigen Kristalliten des bzw. jedes Kerns des Walzgutes bzw. Leiters. Dies ergibt gegenüber kaltgewalzten Leitern eine Erhöhung der kritischen Stromdichte des durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellten Leiters. Ferner kann das supraleitende Verhalten des Leiters in einem Magnetfeld verbessert werden. As will be explained in more detail, the heating of the rolls according to the invention enables better texturing of superconducting, platelet-shaped crystallites of the or each core of the rolling stock or conductor. Compared to cold-rolled conductors, this results in an increase in the critical current density of the conductor produced by the method according to the invention. Furthermore, the superconducting behavior of the conductor in a magnetic field can be improved.
Der Erfindungsgegenstand und Vorteile von diesem werden nun anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt die Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausgangs-Werkstück, das einen Mantel und eine Füllung aus einem teilchenförmigen, zur Bildung eines supraleitenden Kerns dienenden Material enthält, The subject matter of the invention and advantages thereof are now explained with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. 1 shows a cross section through an initial workpiece which contains a jacket and a filling made of a particulate material used to form a superconducting core,
die Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung zum Walzen eines zur Bildung eines bandförmigen Leiters dienenden Walzgutes, 2 shows a schematic side view of a device for rolling a rolling stock used to form a strip-shaped conductor,
die Fig. 3 einen schematischen, nicht-massstäbli-chen Querschnitt durch einen bandförmigen Leiter, die Fig. 4 eine elektronenmikroskopische Fotografie einer Schnittfläche des supraleitenden Kerns mit der Phase Bi (2223) eines gemäss der Erfindung bei einem Walzdurchgang warmgewalzten Leiters, 3 shows a schematic, non-scale cross section through a band-shaped conductor, FIG. 4 shows an electron microscopic photograph of a cut surface of the superconducting core with phase Bi (2223) of a conductor hot-rolled according to the invention during a rolling pass,
die Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Fotografie einer Schnittfläche des supraleitenden Kerns mit der Phase Bi (2223) eines nicht-erfindungsgemäss hergestellten, bei allen Walzdurchgängen kaltgewalzten Leiters, 5 shows a photograph corresponding to FIG. 4 of a sectional area of the superconducting core with phase Bi (2223) of a conductor which has not been produced in accordance with the invention and is cold-rolled in all rolling passes,
die Fig. 6 ein Diagramm mit einer Darstellung der Abhängigkeit der normierten, kritischen Stromdichte von der Induktion eines zu den Oberflächen verschiedener Leiter parallelen Magnetfeldes, wobei einer der Leiter gemäss der Erfindung bei einem Walzdurchgang warmgewalzt und der andere Leiter ausschliesslich kaltgewalzt wurde, und die Fig. 7 einen Querschnitt eines Leiters mit mehreren supraleitenden Kernen. 6 is a diagram showing the dependence of the standardized, critical current density on the induction of a magnetic field parallel to the surfaces of different conductors, one of the conductors being hot-rolled during a rolling pass and the other conductor being exclusively cold-rolled, and FIG 7 shows a cross section of a conductor with a plurality of superconducting cores.
Zur Herstellung eines bandförmigen Leiters mit mindestens einem supraleitenden, die Phase Bi (2223) aufweisenden Kern und einem elektrisch lei- For producing a ribbon-shaped conductor with at least one superconducting core having phase Bi (2223) and an electrically conductive
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tenden Mantel werden als Ausgangsstoffe Oxide und Carbonate der Metalle Wismuth, Blei, Strontium, Calcium und Kupfer bereitgestellt. Man kann zum Beispiel die folgenden Oxide sowie Carbonate verwenden: BÌ2O3, PbO, SrC03, CaC03 und CuO. Es sei jedoch angemerkt, dass auch andere Oxide und Carbonate oder Vorläufer-Stoffe von solchen benutzt werden können. As a starting material, oxides and carbonates of the metals bismuth, lead, strontium, calcium and copper are provided. For example, the following oxides and carbonates can be used: BÌ2O3, PbO, SrC03, CaC03 and CuO. However, it should be noted that other oxides and carbonates or precursors of such can be used.
Die Oxide und Carbonate werden durch Ausfällen und/oder Mahlen zu einem feinkörnigen Pulver verarbeitet und miteinander gemischt, so dass ein Pulvergemisch entsteht, das im folgenden auch als teilchenförmiges Kernbildungsmaterial bezeichnet wird. Die Mengenverhältnisse der verschiedenen Oxide und Carbonate werden beim Mischen derart festgelegt, dass das Kernbildungsmaterial die Metallatome zum Beispiel in der Zusammensetzung Bii,72Pbo,34Sri ,83Cai,97Cu3,i3 enthält. The oxides and carbonates are processed into a fine-grained powder by precipitation and / or grinding and mixed with one another, so that a powder mixture is formed, which is also referred to below as a particulate core-forming material. The proportions of the various oxides and carbonates are determined during mixing such that the core formation material contains the metal atoms, for example in the composition Bii, 72Pbo, 34Sri, 83Cai, 97Cu3, i3.
Das teilchenförmige, ursprünglich elektrisch nicht leitende Kernbildungsmaterial wird mindestens einmal und beispielsweise mehrmals während mehrerer Stunden bei einer Temperatur von ungefähr 800°C in einer Luft enthaltenden Umgebung calci-niert. Bei der bzw. jeder zum Caicinieren dienenden Wärmebehandlung wird mindestens ein grosser Teil des im Kernbildungsmaterial - insbesondere in dessen Carbonaten - enthaltenen Kohlenstoffs vom Kernbildungsmaterial abgespalten und in Form von Kohlendioxid an die Umgebung abgegeben. Ferner wird beim Caicinieren bei 800°C bis 820°C eventuell bereits ein Teil des teilchenförmigen Gemischs durch eine Reaktion in die kristalline Phase Bi (2212) umgewandelt. The particulate, originally electrically non-conductive core-forming material is calcined at least once and for example several times for several hours at a temperature of approximately 800 ° C. in an environment containing air. In the or each heat treatment used for caicination, at least a large part of the carbon contained in the core formation material - in particular in its carbonates - is split off from the core formation material and released into the environment in the form of carbon dioxide. Furthermore, during caicination at 800 ° C to 820 ° C, part of the particulate mixture may already be converted into the crystalline phase Bi (2212) by a reaction.
Das calcinierte Kernbildungsmaterial wird gemahlen, so dass Teilchen mit Grössen von beispielsweise höchstens 0,06 mm entstehen. Das calcinierte und gemahlene Kernbildungsmaterial wird in ein Rohr eingebracht, das mindestens zum Teil aus Silber - beispielsweise aus reinem Silber oder eventuell aus einer Magnesium und/oder Titan enthaltenden Silberlegierung oder aus einem Verbundmaterial besteht, das Silber und mindestens ein Oxid enthält. Dabei entsteht das in der Fig. 1 ersichtliche im wesentlichen zylindrische und im Querschnitt kreisförmige Ausgangs-Werkstück 1, das einen aus dem Kernbildungsmaterial bestehenden Kern 2 und einen aus dem Rohr bestehenden Mantel 3 hat. Das Ausgangs-Werkstück 1 wird an seinen beiden Enden in irgend einer Weise abgeschlossen, damit das noch teilchenförmige Kernbildungsmaterial nicht herausfällt und den Hohlraum des Rohrs im wesentlichen vollständig füllt. Der Mantel 3 kann zum Beispiel ungefähr einen Aussendurchmesser von 6 mm bis 10 mm und einen 50% bis 80% des Aus-sendurchmessers betragende Innendurchmesser aufweisen, könnte jedoch auch andere Abmessungen haben. Die Länge des Ausgangs-Werkstücks kann in weiten Grenzen variiert und derart festgelegt werden, dass der fertige Leiter die gewünschte Länge erhält. The calcined core-forming material is ground so that particles with sizes of, for example, at most 0.06 mm are produced. The calcined and ground core-forming material is introduced into a tube which consists at least partly of silver - for example of pure silver or possibly of a silver alloy containing magnesium and / or titanium or of a composite material which contains silver and at least one oxide. This results in the essentially cylindrical and in cross section circular starting workpiece 1 shown in FIG. 1, which has a core 2 consisting of the core forming material and a jacket 3 consisting of the tube. The starting workpiece 1 is closed at both ends in some way so that the still particulate core forming material does not fall out and essentially completely fills the cavity of the tube. The jacket 3 can, for example, have an outside diameter of approximately 6 mm to 10 mm and an inside diameter of 50% to 80% of the outside diameter, but could also have other dimensions. The length of the starting workpiece can be varied within a wide range and can be defined in such a way that the finished conductor is given the desired length.
Das Ausgangs-Werkstück 1 wird nun zuerst durch Hämmern und anschliessend durch Ziehen -und zwar durch bei normaler Raumtemperatur erfolgendes Kalthämmern bzw. Kaltziehen - zu einem drahtförmigen Werkstück verformt. Dieses kann zum Beispiel einen im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm liegenden Durchmesser aufweisen. Dieses drahtförmige und im Querschnitt ungefähr kreisförmige Werkstück wird durch Walzen weiter umgeformt und im folgenden auch als Walzgut bezeichnet. The starting workpiece 1 is now deformed into a wire-shaped workpiece first by hammering and then by pulling - namely by cold hammering or cold drawing taking place at normal room temperature. For example, this can have a diameter in the range from 0.5 mm to 2 mm. This wire-shaped workpiece, which is approximately circular in cross section, is further shaped by rolling and is also referred to below as rolling stock.
Die schematisch und stark vereinfacht in der Fig. 2 ersichtliche, als Ganzes mit 11 bezeichnete Einrichtung zum Walzen eines Werkstücks oder Walzgutes 13 besitzt ein Gestell 15 und zwei um zueinander parallele, horizontale Drehachsen drehbare Walzen 16, 17. Jede Walze 16, 17 hat eine zylindrische, zum Angreifen am Walzgut 13 bestimmte Walzfläche. Die Walzen 16, 17 oder mindestens deren die Walzflächen 16a bzw. 17a bildenden Teile bestehen aus einem metallischen, elektrisch leitenden, bis mindestens zu einer Temperatur von 1000°C hitzebeständigen Material, nämlich aus der unter dem Handelsnamen NIMONIC bekannten Legierung, die als Hauptbestandteil Nikkei, ferner Chrom sowie Kobalt und noch Zusätze von Titan, Aluminium, Kohlenstoff sowie Eisen aufweist. Die Walzen 16, 17 bzw. deren genannten Teile könnten jedoch stattdessen aus einer unter der Bezeichnung «Superalloy» bekannten Legierung mit Oxideinschlüssen bestehen, die Walztemperaturen bis 1200°C gestatten. Die Walze 16 ist beispielsweise mit Lagermitteln direkt und unverstellbar im Gestell 15 gelagert, während die Walze 17 in einem Walzenträger 18 gelagert ist, dessen Höhe mit einer Stellvorrichtung 19 zum Einstellen der Breite des zwischen den Walzflächen 16a, 17a der beiden Walzen 16 bzw. 17 vorhandenen Walzspaltes kontinuierlich verstellt werden kann. Die Einrichtung 11 besitzt zudem eine nicht gezeichnete Antriebsvorrichtung, um die beiden Walzen beim Betrieb in gegenläufigen, durch Pfeile bezeichneten Richtungen zu drehen. Die beiden Walzen haben zum Beispiel Durchmesser von 5 cm bis 10 cm. Die Antriebsvorrichtung ist derart ausgebildet, dass die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen innerhalb eines sich beispielsweise ungefähr von 0,01 cm/s oder von von 0,1 cm/s bis 30 cm/s erstreckenden Bereichs kontinuierlich variiert werden können. The device for rolling a workpiece or rolling stock 13, shown schematically and greatly simplified in FIG. 2 and designated as a whole by 11, has a frame 15 and two rolls 16, 17 that can be rotated about parallel, horizontal axes of rotation. Each roll 16, 17 has one cylindrical rolling surface intended for engagement with the rolling stock 13. The rollers 16, 17 or at least their parts forming the rolling surfaces 16a and 17a consist of a metallic, electrically conductive material which is heat-resistant up to at least a temperature of 1000 ° C., namely of the alloy known under the trade name NIMONIC, the main component being Nikkei , also chromium and cobalt and also additives of titanium, aluminum, carbon and iron. However, the rollers 16, 17 or their named parts could instead consist of an alloy known as "Superalloy" with oxide inclusions, which allow rolling temperatures up to 1200 ° C. The roller 16 is mounted directly and immovably in the frame 15, for example, with storage means, while the roller 17 is mounted in a roller carrier 18, the height of which is adjusted by an adjusting device 19 for adjusting the width of the two rollers 16 and 17 between the roller surfaces 16a, 17a existing roll gap can be adjusted continuously. The device 11 also has a drive device, not shown, to rotate the two rollers during operation in opposite directions, indicated by arrows. For example, the two rollers have diameters of 5 cm to 10 cm. The drive device is designed such that the peripheral speeds of the two rollers can be varied continuously within a range, for example, of approximately 0.01 cm / s or from 0.1 cm / s to 30 cm / s.
Die Einrichtung 11 besitzt des weitern eine Heizvorrichtung 21, um die beim Betrieb am Werkstück bzw. Walzgut 13 angreifenden Bereiche der Walzen 16, 17 zu beheizen. Die Heizvorrichtung 21 ist zur induktiven Beheizung ausgebildet und besitzt eine Steuervorrichtung 22, die elektrische sowie elektronische Schaltungsmittel, nämlich unter anderem Generatormittel mit einem oder zwei Generatoren enthält. Zur Heizvorrichtung 21 gehören ferner mindestens zwei Induktionsspulen 23, 24, von denen die eine in der Nähe der Walze 16 und die andere in der Nähe der Walze 17 angeordnet ist. Jede Induktionsspule 23, 24 hat eine einlagige, formfeste und im wesentlichen selbsttragende Wicklung, die entlang einem Umfangsabschnitt - zum Beispiel ungefähr entlang dem halben Umfang - der Walzfläche 16a, bzw. 17a verläuft. Die beiden Spulen 23, 24 sind durch nur zum Teil gezeichnete, elektrische Leitungen mit den Generatormitteln der Steuervorrichtung 22 verbunden. Die Generatormittel besitzen The device 11 also has a heating device 21 in order to heat the areas of the rolls 16, 17 which act on the workpiece or rolling stock 13 during operation. The heating device 21 is designed for inductive heating and has a control device 22 which contains electrical and electronic circuit means, namely, among other things, generator means with one or two generators. The heating device 21 also includes at least two induction coils 23, 24, one of which is arranged in the vicinity of the roller 16 and the other in the vicinity of the roller 17. Each induction coil 23, 24 has a single-layer, dimensionally stable and essentially self-supporting winding which runs along a circumferential section - for example approximately along half the circumference - of the rolling surface 16a or 17a. The two coils 23, 24 are connected to the generator means of the control device 22 by only partially drawn electrical lines. Own the generator means
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einen für die beiden Induktionsspulen 23, 24 gemeinsamen Generator oder für jede Induktionsspule einen separaten Generator und können den beiden Induktionsspulen beim Betrieb Hochfrequenzströme mit einer zum Beispiel im Bereich von 100 kHz bis 500 kHz liegenden Frequenz zuführen. Die Generatormittel sind ferner derart ausgebildet, dass die von ihnen an die beiden Spulen abgegebenen Leistungen kontinuierlich verändert und eingestellt werden können. Die Induktionsspulen induzieren beim Betrieb in den die Walzflächen 16a, 17a bildenden Teilen der Walzen 16 bzw. 17 elektrische Ströme. Da es sich bei diesen um Hochfrequenzströme handelt, dringen sie nur bis in relativ geringe Tiefen ein, so dass die Walzen vor allem in den an ihre Walzflächen angrenzenden Bereichen erhitzt werden. a generator common to the two induction coils 23, 24 or a separate generator for each induction coil and can supply the two induction coils with high-frequency currents during operation with a frequency, for example, in the range from 100 kHz to 500 kHz. The generator means are also designed in such a way that the powers they deliver to the two coils can be continuously changed and adjusted. During operation, the induction coils induce electrical currents in the parts of the rolls 16 and 17 forming the rolling surfaces 16a, 17a. Since these are high-frequency currents, they only penetrate to relatively shallow depths, so that the rolls are heated above all in the areas adjacent to their rolling surfaces.
Die Einrichtung 11 besitzt ferner für jede Walze 16, 17 mindestens einen Temperatursensor 25 bzw. 26 zum Messen der bei den Walzflächen 16a bzw. 17a herrschenden Temperaturen. Da diese Temperaturen beim Warmwalzen relativ schwierig zu messen sind, ist beispielsweise für jede Walze sowohl mindestens ein pyrometrischer Infrarotsensor als auch mindestens ein Thermoelement vorhanden. Zudem können eventuell bei verschiedenen Um-fangsstellen der Walzen Temperatursensoren angeordnet sein, wobei in der Fig. 2 schematisch für jede Walze nur ein Temperatursensor 25 bzw. 26 gezeichnet ist. Die Temperatursensoren 25, 26 sind durch vier nur zum Teil gezeichnete elektrische Leitungen mit der Steuervorrichtung 22 verbunden. Diese besitzt Temperaturmessschaltungs- und -an-zeigemittel zum Messen und Anzeigen der Temperaturen der beiden Walzflächen 16a, 17a. Die Steuervorrichtung 22 besitzt ferner manuell bedienbare Steuerelemente und Regelschaltungsmittel, um die beim Betrieb von den Generatormitteln an die beiden Induktionsspulen abgegebenen elektrischen Leistungen wahlweise manuell einzustellen oder automatisch zu regeln. Die automatische Regelung kann zum Beispiel derart arbeiten, dass die Temperatur jeder Walzfläche bei einer bestimmten Messstelle oder eine für zwei oder mehr Messstellen ge-mittelte Temperatur gleich einem beispielsweise manuell einstellbaren Sollwert ist. The device 11 also has for each roller 16, 17 at least one temperature sensor 25 or 26 for measuring the temperatures prevailing at the rolling surfaces 16a or 17a. Since these temperatures are relatively difficult to measure during hot rolling, there is, for example, at least one pyrometric infrared sensor and at least one thermocouple for each roll. In addition, temperature sensors may possibly be arranged at different circumferential locations of the rollers, only one temperature sensor 25 or 26 being shown schematically in FIG. 2 for each roller. The temperature sensors 25, 26 are connected to the control device 22 by four electrical lines, which are only partially drawn. This has temperature measuring circuit and display means for measuring and displaying the temperatures of the two rolling surfaces 16a, 17a. The control device 22 also has manually operable control elements and regulating circuit means in order to selectively manually adjust or automatically regulate the electrical power output by the generator means to the two induction coils during operation. The automatic control can work, for example, in such a way that the temperature of each rolling surface at a specific measuring point or a temperature averaged for two or more measuring points is equal to a setpoint that can be set manually, for example.
Die Einrichtung 11 besitzt des weitern eine Kühlvorrichtung 27 zum Kühlen der die Walzen 16, 17 lagernden Lagermittel. Die Kühlvorrichtung 27 kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine Flüssigkeit zu den Lagermitteln und wieder von diesen weg zu leiten. The device 11 also has a cooling device 27 for cooling the bearing means supporting the rollers 16, 17. The cooling device 27 can, for example, be designed to conduct a liquid to the storage means and away from them again.
Die Einrichtung 11 weist noch Mittel mit einer Schutzfolien-Zufuhrvorrichtung 31 auf, um dem zwischen den beiden Walzen 16, 17 vorhandenen Walzspalt beim Warmwalzen zwei bandförmige Schutzfolien 32, 33 zuzuführen und diese zusammen mit dem Werkstück bzw. Walzgut 13 zwischen diesem und den beiden Walzen 16 bzw. 17 hindurchzuführen. Die Schutzfolien-Zufuhrvorrichtung 31 besitzt beispielsweise zwei Vorratsspulen 34, 35, die einen Vorrat der Schutzfolie 32 bzw. 33 tragen, so dass die Schutzfolien von den Vorratsspulen abgewickelt werden können. Ferner können Umlenk-und/oder Führungsrollen 36 zum Umlenken und/ The device 11 also has means with a protective film feed device 31 in order to feed two strip-shaped protective films 32, 33 between the two rolls 16, 17 during hot rolling, and these together with the workpiece or rolling stock 13 between the latter and the two rolls 16 or 17 pass through. The protective film feed device 31 has, for example, two supply spools 34, 35, which carry a supply of the protective film 32 and 33, so that the protective films can be unwound from the supply spools. Furthermore, deflection and / or guide rollers 36 for deflection and /
oder Führen der Schutzfolien sowie eventuell nicht gezeichnete Aufwickelspulen zum Aufwickeln der aus dem Walzspalt herausgelangenden Schutzfolien vorhanden sein. Im übrigen kann mindestens je eine der an den beiden Schulzfolien 32, 33 angreifenden Spulen oder Rollen durch die Antriebsvorrichtung der beiden Walzen 16, 17 oder durch eine separate Antriebsvorrichtung antreibbar sein. Die beiden Schutzfolien bestehen aus einem metallischen, bis zu einer Temperatur von mindestens 1000°C sowie vorzugsweise mindestens 1200°C hitzebeständigen, einigermassen gut wärmeleitenden und relativ schwer oxidierbaren Material, nämlich Wolfram. Die bandförmigen Schutzfolien sind - parallel zu den Drehachsen der Walzen 16, 17 gemessen - mindestens gleich breit wie das Werkstück bzw. Walzgut 13 und vorzugsweise breiter als dieses. Die rechtwinklig zu den Drehachsen gemessene Dicke der Schutzfolien ist beispielsweise ungefähr 0,1 mm. Ferner ist die Länge der bandförmigen Schutzfolien mindestens gleich der Länge des Werkstücks bzw. Walzgutes 13. or guiding the protective films and possibly not shown winding spools for winding the protective films coming out of the roll gap. Otherwise, at least one of the coils or rollers acting on the two Schulzfolien 32, 33 can be driven by the drive device of the two rollers 16, 17 or by a separate drive device. The two protective films consist of a metallic material, namely tungsten, which is heat-resistant up to a temperature of at least 1000 ° C. and preferably at least 1200 ° C., reasonably good heat-conducting and relatively difficult to oxidize. The band-shaped protective films are - measured parallel to the axes of rotation of the rollers 16, 17 - at least as wide as the workpiece or rolling stock 13 and preferably wider than this. The thickness of the protective films measured at right angles to the axes of rotation is, for example, approximately 0.1 mm. Furthermore, the length of the band-shaped protective films is at least equal to the length of the workpiece or rolling stock 13.
Nachdem die Einrichtung 11 beschrieben wurde, soll anschliessend erläutert werden, wie das aus einem Draht mit kreisförmigem Querschnitt bestehende Werkstück oder Walzgut 13 durch Walzen weiterverarbeitet wird. Das Werkstück oder Walzgut 13 wird mehrmals, beispielsweise mindestens fünfzehnmal, durch den zwischen den beiden Walzen 16, 17 vorhandenen Walzspalt hindurch geführt und dabei durch Walzen verformt. Jeder Durchgang des Werkstücks oder Walzgutes durch den Walzspalt wird im folgenden als Walzdurchgang oder Walzvorgang bezeichnet. Die Breite des Walzspaltes wird bei den aufeinanderfolgenden Walzdurchgängen mit Hilfe der Stellvorrichtung 19 derart eingestellt, dass die Dicke des Werkstücks oder Walzgutes bei jedem Walzdurchgang um beispielsweise höchstens 10% reduziert wird. Das Werkstück oder Walzgut 13 bildet dann spätestens nach einigen Walzdurchgängen ein flaches, im Querschnitt ungefähr rechteckförmiges Band. After the device 11 has been described, it will subsequently be explained how the workpiece or rolling stock 13 consisting of a wire with a circular cross section is further processed by rolling. The workpiece or rolling stock 13 is passed several times, for example at least fifteen times, through the roll gap present between the two rolls 16, 17 and is thereby deformed by rolling. Each passage of the workpiece or rolling stock through the roll gap is referred to below as the rolling passage or rolling process. The width of the roll gap is set in the successive rolling passes with the aid of the adjusting device 19 such that the thickness of the workpiece or rolling stock is reduced by, for example, at most 10% for each rolling pass. The workpiece or rolling stock 13 then forms, at the latest after a few rolling passes, a flat strip which is approximately rectangular in cross section.
Das Werkstück oder Walzgut 13 wird nach dem Ziehen des Drahtes sowie vor dem letzten Walzdurchgang mindestens einer Wärmebehandlung, nämlich Reaktionsglühung unterzogen. Dabei kann zum Beispiel nur eine einzige solche Wärmebehandlung zwischen dem zweitletzten und dem letzten Walzdurchgang durchgeführt werden. Das Werkstück oder Walzgut 13 wird bei der bzw. jeder Reaktionsglühung in Luft oder in einem weniger als 21 oder 20 Vol.% Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff oder aus Stickstoff und Sauerstoff, beispielsweise während mindestens 24 Stunden, auf eine Reaktionstemperatur erhitzt, die je nach Gasgemisch mindestens 790°C, höchstens 845°C und beispielsweise ungefähr 840°C beträgt. Bei der bzw. jeder solchen Wärmebehandlung kann Sauerstoff aus der Umgebung des Werkstücks bzw. Walzgutes 13 durch den mindestens zum Teil aus Silber bestehenden Mantel des Werkstücks oder Walzgutes hindurch diffundieren und in dessen Kern eindringen. Bei einer solchen Wärmebehandlung bzw. Reaktionsglühung kann vorher calciniertes Material durch eine chemische Reaktion The workpiece or rolling stock 13 is subjected to at least one heat treatment, namely reaction annealing, after the wire has been drawn and before the last rolling pass. For example, only one such heat treatment can be carried out between the second last and the last rolling pass. The workpiece or rolling stock 13 is heated to a reaction temperature during the or each reaction annealing in air or in a gas mixture of argon and oxygen or of nitrogen and oxygen containing less than 21 or 20 vol.% Oxygen, for example for at least 24 hours depending on the gas mixture at least 790 ° C, at most 845 ° C and for example about 840 ° C. During the or each such heat treatment, oxygen from the surroundings of the workpiece or rolling stock 13 can diffuse through the jacket of the workpiece or rolling stock, which is at least partially made of silver, and penetrate into its core. With such a heat treatment or reaction annealing, previously calcined material can be produced by a chemical reaction
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in die supraleitende Phase Bi (2223) umgewandelt werden. Nach der bzw. jeder solchen Wärmebehandlung kann sich das Werkstück bzw. Walzgut wieder langsam bis ungefähr auf Raumtemperatur abkühlen, bevor es gewalzt wird. can be converted into the superconducting phase Bi (2223). After the or each such heat treatment, the workpiece or rolling stock can slowly cool down again to approximately room temperature before it is rolled.
Das Werkstück oder Walzgut 13 wird beim Walzen zuerst kaltgewalzt und also bei einigen Walzdurchgängen ohne Beheizung der Walzen 16, 17 ungefähr bei normaler Raumtemperatur verformt. Beim Kaltwalzen werden die beiden Schutzfolien 32, 33 nicht benötigt, so dass das Werkstück oder Walzgut beim Kaltwalzen unmittelbar an den Walzflächen 16a, 17a der beiden Walzen anliegt. The workpiece or rolling stock 13 is first cold rolled during rolling and is thus deformed in some rolling passes without heating the rolls 16, 17 at approximately normal room temperature. In cold rolling, the two protective films 32, 33 are not required, so that the workpiece or rolling stock lies directly against the rolling surfaces 16a, 17a of the two rolls during cold rolling.
Bei mindestens einem der Walzdurchgänge -nämlich vorzugsweise mindestens beim letzten Walzdurchgang - werden die an die Walzflächen 16a, 17a angrenzenden und diese bildenden Bereiche der beiden Walzen 16 bzw. 17 mit der Heizvorrichtung 21 beheizt, so dass das Werkstück oder Walzgut 13 durch Warmwalzen verformt wird. Des weiteren werden nun auch die beiden bandförmigen Schutzfolien 32, 33 - wie in der Fig. 2 dargestellt -zusammen mit dem bandförmigen Werkstück oder Walzgut 13 zwischen den beiden Walzen 16, 17 hindurchbewegt, so dass diese nicht mehr direkt, sondern über die Schutzfolien am Werkstück bzw. Walzgut angreifen. In at least one of the rolling passes - namely preferably at least in the last rolling pass - the regions of the two rolls 16 and 17 which adjoin and form the rolling surfaces 16a, 17a are heated with the heating device 21, so that the workpiece or rolling stock 13 is deformed by hot rolling . Furthermore, the two band-shaped protective films 32, 33 - as shown in FIG. 2 - are now moved together with the band-shaped workpiece or rolling stock 13 between the two rolls 16, 17, so that they no longer directly but over the protective films Grip the workpiece or rolling stock.
Das Werkstück oder Walzgut 13 kann den beiden Walzen auch zum Warmwalzen in kaltem Zustand - d.h. ungefähr bei Raumtemperatur - zugeführt werden. Die beheizten Walzen 16, 17 geben dann Wärme durch die sie und das Werkstück bzw. Walzgut 13 berührenden Schutzfolien 32, 33 hindurch an das Werkstück bzw. Walzgut ab. Die Wärme gelangt dabei durch die den beiden Walzen 16, 17 zugewandten, an den Schutzfolien 32, 33 anliegenden, im Querschnitt geraden Oberflächenbereiche des bandförmigen Werkstücks oder Walzgutes 13 hindurch in dieses hinein. Die Temperatur kann in den Schutzfolien 32, 33 und im Innern des Werkstücks oder Walzgutes 13 zu dessen Mitte hin abnehmen. Da die Schutzfolien nur ungefähr 0,1 mm dick sind und da das Werkstück bzw. Walzgut auch nur eine geringe, beim letzten Walzdurchgang höchstens 3 mm, mindestens 0,01 mm und beispielsweise ungefähr 0,1 mm betragende Dicke und dementsprechend pro Längeneinheit nur eine kleine Wärmekapazität hat, ist das Temperaturgefälle in den zwei Schutzfolien und im Werkstück bzw. Walzgut jedoch relativ gering. Die Temperatur eines bestimmten Abschnitts des Werkstücks bzw. Walzgutes 13 steigt daher beim Passieren des Walzspaltes schnell annähernd auf die Temperatur der Walzflächen 16a, 17a der beiden Walzen an und sinkt danach wieder auf Raumtemperatur ab. Der genannte Abschnitt des Werkstücks oder Walzgutes hat nur während einer kurzen, beispielsweise höchstens 10 Sekunden betragenden Zeitdauer eine wesentlich über die normalen Raumtemperatur liegende Temperatur. The workpiece or rolling stock 13 can also be used for hot rolling in the cold state - i.e. at about room temperature. The heated rollers 16, 17 then emit heat through the protective films 32, 33 touching them and the workpiece or rolling stock 13 to the workpiece or rolling stock. The heat passes through the surface areas of the strip-shaped workpiece or rolling stock 13 facing the two rollers 16, 17 and lying against the protective foils 32, 33 and having a straight cross section. The temperature can decrease in the protective films 32, 33 and in the interior of the workpiece or rolling stock 13 towards the center thereof. Since the protective films are only about 0.1 mm thick and since the workpiece or rolling stock is only a small thickness, at most 3 mm during the last rolling pass, at least 0.01 mm and, for example, about 0.1 mm, and accordingly only one per unit length has small heat capacity, the temperature gradient in the two protective films and in the workpiece or rolling stock is relatively small. The temperature of a specific section of the workpiece or rolling stock 13 therefore rises rapidly as it passes through the roll gap to approximately the temperature of the rolling surfaces 16a, 17a of the two rolls and then drops again to room temperature. The named section of the workpiece or rolling stock has a temperature that is substantially above normal room temperature only for a short period of time, for example at most 10 seconds.
Das Warmwalzen kann wie das Kaltwalzen in Luft durchgeführt werden. Das Warmwalzen kann jedoch auch in einer Umgebung durchgeführt werden, die weniger als 20 Vol.% Sauerstoff oder gar keinen solchen enthält. Hot rolling can be carried out in air like cold rolling. However, hot rolling can also be performed in an environment that contains less than 20 vol% oxygen or none at all.
Das Werkstück bzw. Walzgut 13 wird beim Warmwalzen auf eine mindestens 300°C, zweckmässigerweise mindestens 500°G, vorzugsweise mindestens 700°C und noch besser ungefähr oder mindestens 800°C betragende Temperatur erhitzt. Gemäss den durchgeführten Untersuchungen ist es günstig, wenn die Maximaltemperatur des Werkstücks bzw. Walzgutes beim Warmwalzen annähernd gleich der Reaktionstemperatur ist, bei der sich ein Oxidgemisch und die Phase Bi (2212) in die Phase Bi (2223) umwandelt. Da die Phase Bi (2223) bei einer Erhitzung auf eine zu hohe Temperatur in einen anderen Zustand übergeht, soll die Temperatur des Werkstücks bzw. Walzgutes beim Warmwalzen vorzugsweise höchstens gleich der genannten Reaktionstemperatur und sicherheitsha-ber eher etwas kleiner als diese, aber vorzugsweise höchstens 100°C und noch besser höchstens 50°C kleiner als die Reaktionstemperatur sein. Die Temperatur des Werkstücks oder Walzgutes 13 kann beim Warmwalzen in einer Luft enthaltenden Umgebung beispielsweise etwa 800°C bis 835°C oder eventuell bis 840°C betragen. During hot rolling, the workpiece or rolling stock 13 is heated to a temperature of at least 300 ° C., expediently at least 500 ° C., preferably at least 700 ° C. and more preferably approximately or at least 800 ° C. According to the tests carried out, it is advantageous if the maximum temperature of the workpiece or rolling stock during hot rolling is approximately equal to the reaction temperature at which an oxide mixture and phase Bi (2212) converts to phase Bi (2223). Since phase Bi (2223) changes to a different state when heated to an excessively high temperature, the temperature of the workpiece or rolling stock during hot rolling should preferably be at most equal to the reaction temperature mentioned and somewhat less than this for safety reasons, but preferably at most 100 ° C and even better at most 50 ° C lower than the reaction temperature. The temperature of the workpiece or rolling stock 13 can be, for example, approximately 800 ° C. to 835 ° C. or possibly up to 840 ° C. during hot rolling in an air-containing environment.
Die an die Walzflächen 16a, 17a angrenzenden Bereiche der beiden Walzen 16 bzw. 17 können daher zum Beispiel derart beheizt werden, dass ihre Temperatur entsprechend der gewünschten Temperatur des Werkstücks bzw. Walzgutes mindestens 300°C, vorzugsweise mindestens 500°C sowie beispielsweise mindestens 800°C und beispielsweise höchstens ungefähr 805°C beträgt. Da zwischen den Walzen und dem Werkstück bzw. Walzgut ein kleines Temperaturgefälle vorhanden ist, kann die Temperatur der Walzen eventuell sogar einige Grad höher als die genannte Reaktionstemperatur sein und beispielsweise ungefähr 845°C oder sogar bis ungefähr 850°C betragen. Da die Temperaturen der Walzflächen entlang dem Walzenumfang variieren kann, hängen die maximal zulässigen Temperaturen der Walzen auch von dem gewählten Messstellen, der Messmethode sowie der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ab. Im übrigen können die Temperaturen der Walzen beim Warmwalzen mit Hilfe der Steuervorrichtung 22 beispielsweise wahlweise manuell eingestellt oder automatisch auf einen eingestellten Sollwert geregelt werden. The areas of the two rolls 16 and 17 adjoining the rolling surfaces 16a, 17a can therefore be heated, for example, in such a way that their temperature is at least 300 ° C., preferably at least 500 ° C. and, for example, at least 800, in accordance with the desired temperature of the workpiece or rolling stock ° C and, for example, at most about 805 ° C. Since there is a small temperature gradient between the rolls and the workpiece or rolling stock, the temperature of the rolls may even be a few degrees higher than the reaction temperature mentioned and, for example, be approximately 845 ° C. or even up to approximately 850 ° C. Since the temperatures of the rolling surfaces can vary along the circumference of the rolls, the maximum permissible temperatures of the rolls also depend on the measuring points selected, the measuring method and the circumferential speed of the rolls. In addition, the temperatures of the rolls during hot rolling can be set manually, for example, using the control device 22, or can be regulated automatically to a set target value.
Wie vorgängig erörtert, kann die Maximaltemperatur, die das Werkstück oder Walzgut 13 beim Durchlaufen des Walzspaltes erreicht, zwar kleiner sein als die Temperatur der Walzflächen 16a, 17a. Bei gegebener Temperatur und Umfangsgeschwindigkeit der Walzflächen, wird das Werkstück bzw. Walzgut 13 beim Durchlaufen des Walzspaltes jedoch immer annähernd auf die gleiche Maximaltemperatur erhitzt, so dass diese Temperatur gut kontrollierbar und reproduzierbar ist. As previously discussed, the maximum temperature that the workpiece or rolling stock 13 reaches when it passes through the roll gap can be lower than the temperature of the rolling surfaces 16a, 17a. Given the temperature and peripheral speed of the rolling surfaces, however, the workpiece or rolling stock 13 is always heated approximately to the same maximum temperature as it passes through the roll gap, so that this temperature can be easily controlled and reproduced.
Die eventuell schon beim Caicinieren und spätestens bei der vor dem letzten Walzdurchgang erfolgenden Wärmebehandlung des Werkstücks bzw. Walzgutes in dessen Kern entstehenden Kristallite oder Körner der Phase Bi (2223) werden beim Walzen gegeneinander verschoben und wahrscheinlich auch einzeln verformt. Dabei werden die mehr oder weniger plättchenförmigen Kristallite oder Körner The crystallites or grains of phase Bi (2223) that may already occur during caicination and at the latest during the heat treatment of the workpiece or rolling stock in the core of the workpiece or rolling stock are shifted against one another during rolling and are probably also individually deformed. The more or less platelet-shaped crystallites or grains
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gerichtet und in eine ungefähr zu den beiden (breiten) Oberflächen oder Breitseiten des bandförmigen Werkstücks oder Walzgutes parallele Lage gebracht. directed and brought into a position approximately parallel to the two (broad) surfaces or broad sides of the strip-shaped workpiece or rolling stock.
Der Kern des Werkstücks bzw. Walzgutes wird beim Walzen texturiert. Beim Warmwalzen hat das Werkstück bzw. Walzgut eine höhere Duktilität als beim Kaltwalzen, so dass die Kristallite beim Warmwalzen besser oder gleichmässiger gerichtet werden als beim Kaltwalzen. Dementsprechend wird die Texturierung durch das Warmwalzen wesentlich verbessert. The core of the workpiece or rolling stock is textured during rolling. In hot rolling, the workpiece or rolling stock has a higher ductility than in cold rolling, so that the crystallites in hot rolling are straightened better or more uniformly than in cold rolling. Accordingly, the texturing is significantly improved by hot rolling.
Gemäss durchgeführten Versuchen bleibt das Werkstück bzw. Walzgut 13, wenn es beim Warmwalzen in Kontakt mit den beheizten Walzen gelangt, mehr oder weniger fest an diesen haften. Durch die beiden aus Wolfram bestehenden Schutzfolien 32, 33 wird vermieden, dass das bandförmige Werkstück bzw. Walzgut 13 an den Walzen anhaftet, wobei die Schutzfolien weder an den Walzen noch am Werkstück bzw. Walzgut anhaften. Bei den Versuchen wurde festgestellt, dass die Oberflächen der Schutzfolien 32, 33 beim Warmwalzen ein wenig verändert und leicht oxidiert werden. Es ist daher vorteilhaft, jede Schutzfolie nur für einen einzigen Warmwalzdurchgang - d.h. eine Warmverformung bewirkenden Walzdurchgang -oder höchstens für einige wenige Warmwalzdurchgänge zu benutzen. According to tests carried out, the workpiece or rolling stock 13, when it comes into contact with the heated rolls during hot rolling, adheres more or less firmly to them. The two protective foils 32, 33 made of tungsten prevent the strip-shaped workpiece or rolling stock 13 from adhering to the rollers, the protective foils not adhering to the rollers or to the workpiece or rolling stock. During the tests, it was found that the surfaces of the protective films 32, 33 were changed a little during hot rolling and were easily oxidized. It is therefore advantageous to use each protective film only for a single hot rolling pass - i.e. a hot forming rolling pass - or at most for a few hot rolling passes.
Nach dem letzten Walzdurchgang wird das normalerweise bandförmige Werkstück bzw. Walzgut nochmals einer Wärmebehandlung unterzogen und während mindestens 10 Stunden - beispielsweise während ungefähr 100 Stunden - in Luft auf ungefähr 840°C erhitzt. After the last rolling pass, the normally strip-shaped workpiece or rolling stock is again subjected to a heat treatment and heated in air to approximately 840 ° C. for at least 10 hours - for example for approximately 100 hours.
Die Fig. 3 zeigt einen nicht-massstäblichen Querschnitt durch einen gemäss dem vorgängig beschriebenen Verfahren hergestellten Leiter 41. Dieser ist bandförmig und hat zwei einander abgewandte, im wesentlichen ebene und zueinander parallele Oberflächen 41a, welche die Breitseiten des Leiters bilden. Der Leiter 41 hat einen supraleitenden Kern 42, der zu einem grossen Teil aus plättchenförmigen Kristalliten bzw. Körnern der Phase Bi (2223) besteht. Der den Kern 42 im Querschnitt umschliessende Mantel 43 des fertigen Leiters 41 besteht aus dem gleichen Material wie der Mantel 3 des Ausgangs-Werkstücks, also beispielsweise aus reinem Silber oder eventuell aus einer Silberlegierung oder aus einem Silber und mindestens ein Oxid enthaltendem Verbundmaterial. FIG. 3 shows a cross-section, not to scale, through a conductor 41 produced according to the previously described method. This is band-shaped and has two essentially flat and mutually flat surfaces 41a, which form the broad sides of the conductor. The conductor 41 has a superconducting core 42, which largely consists of platelet-shaped crystallites or grains of phase Bi (2223). The sheath 43 of the finished conductor 41 enclosing the core 42 in cross section consists of the same material as the sheath 3 of the starting workpiece, that is to say, for example, of pure silver or possibly of a silver alloy or of a composite material containing silver and at least one oxide.
Die parallel zu den Oberflächen 41a gemessene Breite des Leiters 41 beträgt normalerweise mindestens 1 mm, häufig 2 mm bis 10 mm und zum Beispiel 3 bis 4 mm. Die rechtwinklig zu den Oberflächen 41a gemessene Dicke des Leiters 41 beträgt zum Beispiel ungefähr 0,05 mm bis 0,2 mm. Die Länge des Leiters 41 kann an den vorgesehenen Verwendungszweck angepasst werden und zum Beispiel mindestens 10 cm oder mindestens 1 m und nötigenfalls auch mindestens 100 m betragen. The width of the conductor 41 measured parallel to the surfaces 41a is normally at least 1 mm, frequently 2 mm to 10 mm and for example 3 to 4 mm. The thickness of the conductor 41 measured perpendicular to the surfaces 41a is, for example, approximately 0.05 mm to 0.2 mm. The length of the conductor 41 can be adapted to the intended use and can be, for example, at least 10 cm or at least 1 m and, if necessary, at least 100 m.
Die Fig. 4 zeigt eine mit einem Elektronenmikroskop erstellte Fotografie einer Schnittfläche durch den supraleitenden Kern eines bandförmigen Leiters, der bei seiner Herstellung gemäss der Erfindung zuerst bei mehreren Walzdurchgängen kaltgewalzt und beim letzten Walzdurchgang warmgewalzt wurde und bei dem der aus Silber bestehenden Mantel weggeätzt wurde. Die bei vollständigem Leiter an den Mantel angrenzende, ungefähr zu den Oberflächen 41a des ganzen Leiters parallele Aussenfläche des Kerns ist mit 45 bezeichnet. Der sich am unteren Rand der Fotografie befindende Bereich 46 des Kerns liegt im Inneren von diesem, beispielsweise in der Nähe von dessen Mittelfläche. Wie man in der Fig. 2 sehen kann, ist der Kern gut parallel zu seiner Oberfläche texturiert, wobei die Texturierung gegen die Mittelfläche des Kerns hin abnimmt. Fig. 4 shows a photograph taken with an electron microscope of a cut surface through the superconducting core of a ribbon-shaped conductor, which was first cold-rolled in several rolling passes during its production according to the invention and hot-rolled in the last rolling pass and in which the sheath consisting of silver was etched away. The outer surface of the core which is adjacent to the sheath when the conductor is complete and approximately parallel to the surfaces 41a of the entire conductor is designated by 45. The area 46 of the core located at the bottom of the photograph lies inside the core, for example in the vicinity of its central surface. As can be seen in FIG. 2, the core is textured well parallel to its surface, the texturing decreasing towards the central surface of the core.
Die Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 entsprechende Fotografie einer Schnittfläche eines Kerns eines bandförmigen Leiters, der in konventioneller, nicht-erfindungsgemässer Weise bei allen Walzdurchgängen kaltgewalzt wurde. Abgesehen davon wurde der Leiter mit der in der Fig. 5 ersichtlichen Schnittfläche genau gleich hergestellt wie der Leiter mit der in der Fig. 4 ersichtlichen Schnittfläche. Bei der in der Fig. 5 dargestellten Schnittfläche ist die Aussenfläche des Kerns mit 45 und dessen innerer Bereich mit 46 bezeichnet. Ein Vergleich der Fig. 4 und 5 zeigt, dass der Kern des beim letzten Walzdurchgang warmgewalzten Leiters wesentlich besser und regelmässiger texturiert ist als beim ausschliesslich kaltgewalzten Leiter. FIG. 5 shows a photograph corresponding to FIG. 4 of a cut surface of a core of a strip-shaped conductor which was cold-rolled in a conventional manner not according to the invention in all rolling passes. Apart from this, the conductor with the cutting surface shown in FIG. 5 was produced exactly the same as the conductor with the cutting surface shown in FIG. 4. In the section shown in FIG. 5, the outer surface of the core is denoted by 45 and its inner region by 46. A comparison of FIGS. 4 and 5 shows that the core of the conductor hot-rolled during the last rolling pass is textured much better and more regularly than with the exclusively cold-rolled conductor.
Bei einem gemäss der Erfindung beim letzten Walzdurchgang warmgewalzten Leiter mit einer Temperatur von 77 K ergab sich bei Abwesenheit eines Magnetfeldes eine kritische Stromdichte jc von 17 500 A/cm2. Beim besten ausschliesslich kaltgewälzten, aber sonst gleich hergestellten Leiter wurde bei gleichen Messbedingungen eine kritische Stromdichte jc von 14 000 A/cm2 gemessen. Der beim letzten Walzdurchgang warmgewalzte, bandförmige Leiter ergab also eine deutlich grössere, kritische Stromdichte als der beste ausschliesslich kaltgewalzte, bandförmige Leiter. In the case of a conductor hot-rolled at a temperature of 77 K during the last rolling pass according to the invention, a critical current density jc of 17,500 A / cm 2 resulted in the absence of a magnetic field. With the best exclusively cold-rolled, but otherwise manufactured the same, a critical current density jc of 14,000 A / cm2 was measured under the same measuring conditions. The strip-shaped conductor hot-rolled during the last rolling pass thus resulted in a significantly greater critical current density than the best exclusively cold-rolled strip-shaped conductor.
Es wurden auch Messungen mit einem zu den im wesentlichen ebenen Oberflächen der Leiter parallelen Magnetfeld durchgeführt, wobei die Temperatur der Leiter ebenfalls 77 K betrug. Die Fig. 6 enthält ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ergebnisse solcher Messungen. Auf der Abszisse des Diagramms ist die Induktion B eines zu den ebenen Oberflächen der Leiter parallelen Magnetfeldes in Tesla aufgetragen. Auf der Ordinate ist die auf den magnetfeldfreien Zustand normierte, kritische Stromdichte, d.h. das Verhältnis jc/jc,o aufgetragen. Dabei bezeichnet jc die in Abhängigkeit des Magnetfeldes variierende, kritische Stromdichte und jc,o die sich in Abwesenheit eines Magnetfeldes, d.h. bei B = 0 Tesla ergebende, kritische Stromdichte. Die Kurve 51 zeigt die Abhängigkeit der normierten, kritischen Stromdichte vor der Induktion B eines gemäss der Erfindung beim letzten bzw. Walzdurchgang warmgewalzten Leiters. Die Kurve 52 zeigt die Abhängigkeit der normierten, kritischen Stromdichte von der Induktion für den besten nicht-erfindungsgemäss hergestellten ausschliesslich kaltgewalzten Leiter. Measurements were also carried out with a magnetic field parallel to the essentially flat surfaces of the conductors, the temperature of the conductors also being 77 K. 6 contains a diagram to illustrate the results of such measurements. The induction B of a magnetic field parallel to the flat surfaces of the conductors in Tesla is plotted on the abscissa of the diagram. The critical current density normalized to the magnetic field-free state is shown on the ordinate, i.e. the ratio jc / jc, o is plotted. Here, jc denotes the critical current density that varies depending on the magnetic field and jc, o that occurs in the absence of a magnetic field, i.e. critical current density resulting at B = 0 Tesla. Curve 51 shows the dependence of the normalized, critical current density before induction B of a conductor hot-rolled according to the invention during the last or rolling pass. Curve 52 shows the dependence of the standardized, critical current density on the induction for the best exclusively cold-rolled conductor not produced according to the invention.
Wie man der Fig. 6 entnehmen kann, wird die As can be seen from Fig. 6, the
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kritische Stromdichte bei dem erfindungsgemäss beim letzten Walzdurchgang warmgewalzten, bandförmigen Leiter durch ein parallel zu seinen ebenen Oberflächen gerichtetes Magnetfeld bedeutend weniger reduziert als beim ausschliesslich kaltgewalzten Leiter. Gemäss der Kurve 31 verkleinert zum Beispiel eine Induktion von 1 Tesla die kritische Stromdichte des beim letzten Walzdurchgang warmgewalzten Leiters ungefähr um einen Faktor 5, während eine gleich grosse Induktion die kritische Stromdichte beim ausschliesslich kaltgewalzten Leiter ungefähr um einen Faktor 8 reduziert. Critical current density in the strip-shaped conductor which was hot-rolled during the last rolling pass according to the invention was reduced significantly less by a magnetic field directed parallel to its flat surfaces than in the case of the exclusively cold-rolled conductor. According to curve 31, for example, an induction of 1 Tesla reduces the critical current density of the conductor hot-rolled during the last rolling pass by a factor of 5, while an induction of the same size reduces the critical current density of the exclusively cold-rolled conductor by a factor of 8.
Man kann anstelle des nur einen einzigen Kern 2 aufweisenden Ausgangs-Werkstücks 1 auch ein Ausgangs-Werkstück mit mehreren Kernen bilden, die in eine mit dem Mantel des Ausgangs-Werkstücks zusammenhängende Matrix eingebettet sind. Der Mantel und die Matrix können wie beim Werkstück 1 mindestens zum Teil aus Silber bestehen. Ein mehrere Kerne aufweisendes Ausgangs-Werk-stück kann analog wie das Ausgangs-Werkstück 1 zu einem bandförmigen Leiter verarbeitet werden. Instead of the starting workpiece 1, which has only a single core 2, it is also possible to form an exit workpiece with a plurality of cores which are embedded in a matrix connected to the shell of the exit workpiece. As with workpiece 1, the jacket and the matrix can at least partially consist of silver. An output workpiece having a plurality of cores can be processed into a strip-shaped conductor in the same way as the output workpiece 1.
Die Fig. 7 zeigt einen Querschnitt eines solchen mit 61 bezeichneten Leiters, der eine Anzahl supraleitender Kerne 62 und einen diesen umschliessenden Mantel 63 aufweist, der mindestens zum Teil aus Silber besteht. Das den Mantel bildende Material bildet dabei auch eine Matrix, in welche die Kerne 62 eingebettet sind. Ein solcher Leiter kann beispielsweise 1 mm bis 10 mm breit und 0,05 mm bis 0,3 mm dick sein. Im übrigen kann die Anzahl Kerne in weiten Grenzen variiert werden. FIG. 7 shows a cross section of such a conductor, designated 61, which has a number of superconducting cores 62 and a sheath 63 enclosing them, which at least partially consists of silver. The material forming the jacket also forms a matrix in which the cores 62 are embedded. Such a conductor can be, for example, 1 mm to 10 mm wide and 0.05 mm to 0.3 mm thick. Furthermore, the number of cores can be varied within wide limits.
Das Verfahren für die Hersteilung eines Leiters und die Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens können in verschiedener Hinsicht geändert werden. The procedure for making a conductor and the means for carrying out the procedure can be changed in various ways.
Zum Beispiel kann man einerseits das durch Hämmern und Ziehen gebildete, drahtförmige, im Querschnitt kreisförmige Werkstück vor dem Walzen noch derart verformen, dass es im Querschnitt ungefähr viereckförmig wird. Andererseits kann man das Hämmern und/oder das Ziehen des Werkstük-kes eventuell ersatzlos weglassen oder durch andere Umformvorgänge ersetzen. Des weitern kann man das zur Bildung eines Leiters dienende Werkstück oder Walzgut nicht nur beim letzten Walzdurchgang, sondern mindestens noch bei einem andern Walzdurchgang oder sogar bei allen Walzdurchgängen warmwaizen. For example, on the one hand, the wire-shaped workpiece with circular cross-section formed by hammering and pulling can be deformed before rolling in such a way that its cross-section becomes approximately quadrangular. On the other hand, the hammering and / or pulling of the workpiece can be omitted without replacement or replaced by other forming processes. Furthermore, the workpiece or rolling stock used to form a conductor can be hot-rolled not only during the last rolling pass, but at least during another rolling pass or even during all rolling passes.
Die Walzen können statt induktiv auch in irgendeiner anderen Weise, beispielsweise mit elektrischen Heizwiderständen oder mit Gasbrennern erhitzt werden. Ferner kann die Einrichtung noch mit einer Heizvorrichtung ausgerüstet werden, um die Schutzfolien und/oder das Werkstück bzw. Walzgut für den Walzvorgang bereits zu erwärmen, bevor die Walzen die Schutzfolien berühren und diese an das Werkstück bzw. Walzgut andrücken. The rollers can also be heated in any other way instead of inductively, for example with electrical heating resistors or with gas burners. Furthermore, the device can also be equipped with a heating device in order to heat the protective films and / or the workpiece or rolling stock for the rolling process before the rollers touch the protective films and press them onto the workpiece or rolling stock.
Die Abmessungen des Ausgangs-Werkstücks 1 und des fertigen Leiters können selbstverständlich in weiten Grenzen variiert werden. The dimensions of the starting workpiece 1 and the finished conductor can of course be varied within wide limits.
Ferner kann man möglicherweise Schutzfolien verwenden, die statt aus Wolfram aus einem anderen metallischen Material bestehen, das ausreichend hitzebeständig, oxidationsresistent, wärmeleitend, fest sowie flexibel ist und beim Warmwalzen ein Anhaften des Werkstücks an den Walzen verhindert. Die Schutzfolien können beispielsweise anstelle von Wolfram oder zusätzlich zu diesem aus mindestens einem der Materialien Molybdän, Tantal, Niob, Vanadium, Stahl bestehen. It is also possible to use protective films which, instead of tungsten, consist of another metallic material which is sufficiently heat-resistant, oxidation-resistant, heat-conducting, strong and flexible and which prevents the workpiece from sticking to the rolls during hot rolling. The protective films can, for example, instead of or in addition to tungsten, consist of at least one of the materials molybdenum, tantalum, niobium, vanadium, steel.
Des weitern kann die Einrichtung mehrere Paare von Walzen aufweisen, die zusammen einen Walzspalt begrenzen, so dass das Werkstück bzw. Walzgut nacheinander von zwei oder mehr verschiedenen Walzenpaaren gewalzt werden kann. Furthermore, the device can have a plurality of pairs of rolls, which together delimit a roll gap, so that the workpiece or rolling stock can be rolled successively by two or more different pairs of rolls.
Eventuell kann das zur Bildung des Kerns des Ausgangs-Werkstücks dienende Kernbildungsmaterial statt aus einem Pulvergemisch von Oxiden und Carbonaten bereits aus einem festen, kompakten Körper bestehen, der die erforderlichen Metalioxide oder in solche umwandelbare Vorläufer-Stoffe enthält. The core forming material used to form the core of the starting workpiece may already consist of a solid, compact body which contains the required metal oxides or precursors which can be converted into these instead of a powder mixture of oxides and carbonates.
Ferner kann das zur Bildung des Kerns des Ausgangs-Werkstücks dienende Kernbildungsmaterial bereits aus der vorreagierten, gewünschten supraleitenden Phase bestehen, beispielsweise also einer der beschriebenen Phasen Bi (2223) und Bi (2212) oder auch aus einer der in Fachkreisen ebenfalls bekannten Phasen Y (123), Y (124), TI (1223), Ti (2223), Hg (2201), Hg (1223). Die optimalen Temperaturen der Walzen und des Werkstücks bzw. Walzgutes beim Warmwalzen können dann entsprechend angepasst werden und beispielsweise im Bereich von ungefähr 700°C bis ungefähr 1000°C oder sogar bis 1200°C liegen. Furthermore, the core formation material used to form the core of the starting workpiece can already consist of the pre-reacted, desired superconducting phase, for example one of the described phases Bi (2223) and Bi (2212) or also one of the phases Y (also known in specialist circles) 123), Y (124), TI (1223), Ti (2223), Hg (2201), Hg (1223). The optimum temperatures of the rolls and the workpiece or rolling stock during hot rolling can then be adjusted accordingly and, for example, are in the range from approximately 700 ° C. to approximately 1000 ° C. or even to 1200 ° C.
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