DE2119920B2

DE2119920B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Warmbehandlung und nachfolgenden kontinuierlichen Ummantelung eines langgestreckten Grundmaterials mit einem geschmolzenen Mantelmetall

Info

Publication number: DE2119920B2
Application number: DE2119920A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1970-04-24
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1974-02-14
Also published as: DE2119920C3; GB1325941A; LU63017A1; BE764601A; FR2086302A1; FR2086302B1; US3728144A; DE2119920A1; NL7006051A; NL141933B

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 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,

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

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.

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

Patentschrift 2 656 285, Dort aber wird nicht im

Patentansprüche: Vakuum gearbeitet, sondern unter Schutzgas, und die

Kühlung 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 Leistungsabgabe

Kühlwalzea erfolgt und daß ein stark reduzieren- geregelte Kühlzone angewendet. Zum Stand der

des Gas, wie Wasserstoff, unter geringem Druck Technik ist hier einzuschalten, daß bei vergleichbaren

auf das Schmelzbad im Bereich des Eintritts und Verfahren die Einfügung einer gesteuerten Kühlstufe

des 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