DE19916234C2 - Fülldraht zur Behandlung von Schmelzen mittels Drahtinjektion - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fülldraht (2) zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder Stahlschmelzen, mittels Drahtinjektion, mit einem äußeren Mantel (3) aus Metall und einem Füllmaterial (4), wobei das Füllmaterial (4) wenigstens ein erstes pulverförmiges oder körniges Behandlungsmittel (6) und ein zweites Behandlungsmittel aufweist. Um einen Fülldraht (2) zur Verfügung zu stellen, bei dem eine gleichmäßige Verteilung der Behandlungsmittel über die Länge des Fülldrahtes in jedem Falle gewährleistet und eine Entmischung sicher verhindert werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das zweite Behandlungsmittel in Form wenigstens eines massiven Innendrahtes (5) aus Vollmaterial vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fülldraht zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder Stahlschmelzen, mittels Drahtinjektion, mit einem äußeren, geschlossenen Mantel aus Metall und einem Füllmaterial, wobei das Füllmaterial wenigstens ein er­ stes pulverförmiges oder körniges Behandlungsmittel und ein zweites Behand­ lungsmittel in Form wenigstens eines massiven Innendrahtes aus Vollmaterial auf­ weist.

Fülldraht zur metallurgischen Behandlung von Schmelzen ist hinlänglich bekannt. Diese Behandlung zeichnet sich dadurch aus, daß im Vergleich zu anderen bekannten Verfahren die Zugabemenge des Behandlungsmittels zur Schmelze exakt gesteuert werden kann. Bei Fülldrähten ist es so, daß der Mantel des Fülldrahtes dazu dient, das oder die eigentlichen pulverförmigen oder körnigen Behandlungsmittel über die Drahtinjektionsmaschine zu transportieren, d. h. der Schmelze zuführen zu können.

Ein Problem beim Füllen eines Fülldrahtes mit wenigstens zwei in Pulverform oder körniger Form vorliegenden Behandlungsmitteln besteht darin, daß es beim physikali­ schen Mischen dieser beiden Behandlungsmittel bzw. bei der Weiterbehandlung, beim Umfüllen, beim Transport bis zum Einfüllen in den Draht aufgrund unterschiedli­ cher Korngrößen und unterschiedlicher spezifischer Gewichte zu Entmischungen der Behandlungsmittel kommen kann. In solchen Fällen ist nicht gewährleistet, daß ein Drahtabschnitt vorgegebener Länge die geforderte Zusammensetzung hat.

In der Praxis ist bereits versucht worden, die Entmischung der Behandlungsmittel durch sehr aufwendige Mischeinrichtungen zu verhindern. Jedoch kann die Entmi­ schung aufgrund der zuvor angesprochenen unterschiedlichen spezifischen Gewich­ te der Behandlungsmittel nicht gänzlich ausgeschlossen werden.

Aus der DE 25 31 572 C3 geht bereits ein Fülldraht der eingangs genannten Art her­ vor, wobei der Innendraht aus Magnesium besteht. Da Magnesium schon bei gerin­ gen Temperaturen reagiert bzw. zu verdampfen beginnt, ist bei dem bekannten Füll­ draht vorgesehen, um den aus Magnesium bestehenden Innendraht ein Isoliermaterial anzuordnen, das die Eigenschaft hat, das Kernmaterial unterhalb seines Verdamp­ fungspunktes oder unterhalb des Punktes zu halten, bei welchem der Dampfdruck übermäßig hoch wird, bevor der Mantelwerkstoff schmilzt. Aus der DE 25 31 573 C2 ergibt sich im übrigen, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Mantels zum Außendurchmesser des Innendrahtes etwa 3 : 1 beträgt.

Aus der DE 28 30 411 A1 geht ein Impfdraht zur Impfbehandlung von Gußeisen­ schmelzen hervor, wobei der Mantel als Netzmantel ausgebildet ist und das Impfmittel zwischen einem als Seele dienenden Innendraht und dem Netzmantel sowie in den Maschen des Netzmantels angeordnet ist. Die Realisierung einer Beschichtung, um ein weiteres Behandlungslungsmittel vorzusehen, ist nicht vorgesehen. Aus der zeichnerischen Darstellung des aus der DE 28 30 411 A1 bekannten Drahtes ergibt sich, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Mantels, soweit dies bei einem netzförmigen Mantel überhaupt bestimmbar ist, zum Außendurchmesser des Innen­ drahtes etwa 3 : 1 beträgt.

Aus der DE 29 22 349 A1 geht ebenfalls ein Fülldraht zur Behandlung von Schmel­ zen mittels Drahtinjektion hervor. Auch dieser bekannte Fülldraht weist einen äuße­ ren Mantel, ein erstes pulverförmiges Behandlungsmittel und ein zweites Behand­ lungsmittel in Form eines massiven Innendrahtes aus Vollmaterial auf. Dies gilt jedoch nur für die dort in Fig. 2 beschriebene Ausführungsform. Aus der zeichnerischen Dar­ stellung des aus der DE 29 22 349 A1 bekannten Innendrahtes geht hervor, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Mantels zum Außendurchmesser des Innen­ drahtes etwa 10 : 1 beträgt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fülldraht der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem eine gleichmäßige Verteilung der Behand­ lungsmittel über die Länge und den Querschnitt des Drahtes gewährleistet und eine Entmischung sicher verhindert werden kann.

Die zuvor genannte Aufgabe ist bei einem Fülldraht der eingangs genannten Art bei einer ersten Alternative erfindungsgemäß zunächst und im wesentlichen dadurch gelöst, daß auf den Innendraht, die Innenseite des Mantels und/oder die Außenseite des Mantels wenigstens eine Beschichtung zur Behandlung der Schmelze als drittes Behandlungsmittel und/oder zur Reaktionsverzögerung des Innendrahtes mit der Schmelze aufgebracht ist. Die vorgenannte Ausgestaltung schlägt also ein drittes Be­ handlungsmittel vor, das, um eine Entmischung mit dem ersten pulverförmigen Be­ handlungsmittel zu verhindern, als Beschichtung aufgebracht ist. Die Menge dieses Behandlungsmittels kann über die Dicke der Beschichtung oder aber auch über meh­ rere Schichten sehr exakt bestimmt werden.

Bei einer alternativen Ausgestaltung ist bei dem Fülldraht der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Mantels zum Außendurchmesser des Innendrahtes zwischen 1,1 : 1 und 2 : 1 liegt. Der zuvor angegebenen erfindungsgemäßen Alternative liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich eine gleichmäßige Verteilung und eine im wesentlichen mittige Anordnung des Innendrahtes bevorzugt durch die nunmehr beanspruchten Verhältniswerte erzie­ len läßt. Außerdem erhält der gesamte Fülldraht auch eine hohe Stabilität und Steifig­ keit, so daß Probleme beim Zuführen über eine Drahtinjektionsmaschine nicht zu be­ fürchten sind. Die erfindungsgemäße Alternative zeichnet sich dadurch aus, daß im Gegensatz zum Stand der Technik der Innendraht im Verhältnis zum Mantel einen vergleichsweise großen Durchmesser hat.

Der Mantel des erfindungsgemäßen Fülldrahtes kann aus Stahl, insbesondere Kohlen­ stoffstahl, Kupfer oder Aluminium oder aber im wesentlichen aus dem Material der zu behandelnden Schmelze bestehen. Der Mantel kann also nicht nur als Transport- und Aufnahmemittel des ersten Behandlungsmittels dienen, sondern auch als weiteres Behandlungsmittel zur Modifikation der Schmelze.

Bei Versuchen, die durchgeführt worden sind, ist festgestellt worden, daß es grund­ sätzlich möglich ist, daß der Anteil des ersten Behandlungsmittels am Füllmaterial zwi­ schen 25 und 95 Gew.-% und insbesondere zwischen 41 und 91 Gew.-% des Füllma­ terials ausmacht.

Im übrigen zeigte sich, daß günstige Ergebnisse bei der Reaktion des ersten Behand­ lungsmittels mit der Schmelze dann erzielt werden, wenn die Korngröße des ersten Behandlungsmittels kleiner 2 mm ist.

Der erfindungsgemäße Fülldraht kann je nach Anwendungszweck und Chargengrö­ ße einen Durchmesser zwischen 5 bis 25 mm aufweisen. Vorzugsweise wird ein Draht mit einem Durchmesser von 9 bis 13 mm eingesetzt, wobei der Innen- bzw. Volldraht einen solchen Durchmesser hat, der 2 bis 4 mm geringer ist als der Innendurchmesser des Mantels.

Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß das erste Behandlungsmittel und/oder das zweite Behandlungsmittel und/oder die Beschichtung grundsätzlich aus allen be­ kannten Behandlungs- bzw. Modifikationsmaterialien oder deren Legierungen beste­ hen kann/können, insbesondere Kalzium, Blei, Schwefel, Tellur, Bor, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Magnesium, Silizium, Niob, Titan, Vanadium, Eisen oder Zirkon, und/ oder Verbindungen untereinander sowie mit weiteren Elementen.

In den Figuren wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines zu einem Coil aufgewickelten erfindungsgemäßen Fülldrahts,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Fülldrahtes und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Fülldrahtes.

In Fig. 1 ist ein Coil 1 eines Fülldrahtes 2 dargestellt. Der Fülldraht 2 dient zur metall­ urgischen Behandlung bzw. Modifikation von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder Stahlschmelzen, mittels Drahtinjektion. Der Fülldraht 2 weist, wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt, einen äußeren Mantel 3 aus Metall und ein Füllmaterial 4 auf. Das Füll­ material 4 weist wenigstens ein erstes Behandlungsmittel 6 und ein zweites Behand­ lungsmittel auf, wobei das erste Behandlungsmittel 6 pulverförmig oder körnig ist. Bei dem Mantel 3 handelt es sich um einen über die Länge des Fülldrahtes 2 ur­ sprünglich flachen Blechabschnitt, der entsprechend zur Aufnahme des Füllmaterials 4 geformt worden ist, wobei die Längsränder miteinander verbunden worden sind. Vorliegend sind die Längsränder verfalzt worden.

Wesentlich ist nun, daß das zweite Behandlungsmittel in Form wenigstens eines mas­ siven Innendrahtes 5 aus Vollmaterial vorliegt. Der Innendraht 5 erstreckt sich dabei über die gesamte Länge des Fülldrahtes 2. Es versteht sich allerdings, daß es grund­ sätzlich möglich ist, auch mehrere litzenförmig angeordnete Innendrähte 5 vorzuse­ hen oder aber nur einen oder mehrere Innendrahtabschnitte mit einer Länge, die kür­ zer ist als die Länge des Fülldrahtes 2.

In der dargestellten Ausführungsform besteht der Mantel 3 aus Stahl. Er kann aber auch aus anderen Materialien, insbesondere Kupfer oder Aluminium oder aber auch zumindest im wesentlichen aus dem Material der zu behandelnden Schmelze beste­ hen. Im übrigen liegt der Außendurchmesser des Mantels zwischen 5 und 25 mm, während die Dicke des Mantels zwischen 0,2 und 2 mm liegt.

Wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt, ist der Innendraht 5 in das erste Behandlungs­ mittel 6 eingebettet und ist zentrisch darin angeordnet. Durch diese zentrische An­ ordnung des Innendrahtes 5 innerhalb des ersten Behandlungsmittels 6 ist sicherge­ stellt, daß das erste Behandlungsmittel 6 an jeder Stelle die gleiche Schichtdicke hat. Es sei allerdings darauf hingewiesen, daß es grundsätzlich auch möglich ist, daß der Innendraht nicht mittig innerhalb des Mantels 3 angeordnet ist. Dies kann (unbeabsichtigte) herstellungstechnische Gründe haben oder aber daraus resultieren, daß der Innendraht 5 an einer Stelle beim Einbringen in die Schmelze schneller reagie­ ren soll, an einer anderen Stelle aber erst später.

Das erste Behandlungsmittel kann zwischen 25 und 95 Gew.-% des Füllmaterials ausmachen, mit einer Korngröße kleiner 2 mm.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 2 darge­ stellten dadurch, daß auf den Innendraht 5 eine Beschichtung 7 aufgebracht ist, die entweder in der zu behandelnden Schmelze einen metallurgischen Effekt bewirken soll oder aber als Reaktionsverzögerer dient, so z. B., wenn es sich bei dem Material des Innendrahtes 5 um ein hoch-reaktives Material handelt, das explosionsartig oder jedenfalls sehr heftig mit der Schmelze reagiert.

Im übrigen kann das erste Behandlungsmittel 6, das zweite Behandlungsmittel und die Beschichtung 7 aus Kalzium, Blei, Schwefel, Tellur, Bor, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Magnesium, Silizium, Niob, Titan, Vanadium, Eisen oder Zirkon und/oder Legierungen dieser Elemente und/oder Verbindungen mit weiteren Elementen beste­ hen.

Claims (10)

1. Fülldraht (2) zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder Stahl­ schmelzen, mittels Drahtinjektion, mit einem äußeren, geschlossenen Mantel (3) aus Metall und einem Füllmaterial (4), wobei das Füllmaterial (4) wenigstens ein erstes pulverförmiges oder körniges Behandlungsmittel (6) und ein zweites Behandlungs­ mittel in Form wenigstens eines massiven Innendrahtes (S) aus Vollmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Innendraht (5), die Innenseite des Mantels (3) und/oder die Außenseite des Mantels (3) wenigstens eine Beschichtung (7) zur Be­ handlung der Schmelze als drittes Behandlungsmittel und/oder zur Reaktionsverzö­ gerung des Innendrahtes (5) mit der Schmelze aufgebracht ist.

2. Fülldraht (2) zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder Stahl­ schmelzen, mittels Drahtinjektion, mit einem äußeren, geschlossenen Mantel (3) aus Metall und einem Füllmaterial (4), wobei das Füllmaterial (4) wenigstens ein erstes pulverförmiges oder körniges Behandlungsmittel (6) und ein zweites Behandlungs­ mittel in Form wenigstens eines massiven Innendrahtes (S) aus Vollmaterial aufweist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des In­ nendurchmessers des Mantels (3) zum Außendurchmesser des Innendrahtes (5) zwi­ schen 1,1 : 1 und 2 : 1 liegt.

3. Fülldraht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) aus Stahl, Kupfer oder Aluminium oder aber im wesentlichen aus dem Material der zu be­ handelnden Schmelze besteht.

4. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der In­ nendraht (5) in das erste Behandlungsmittel (6) im wesentlichen zentrisch eingebettet ist.

5. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Behandlungsmittel (6) zwischen 25 und 95 Gew.-% des Füllmaterials (4) ausmacht.

6. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des ersten Behandlungsmittels (6) kleiner 2 mm ist.

7. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Au­ ßendurchmesser des Mantels (3) zwischen 5 und 25 mm liegt.

8. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) eine Materialdicke von 0,2 bis 2 mm aufweist.

9. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Innendrahtes (5) zwischen 2 bis 4 mm geringer ist als der Innen­ durchmesser des Mantels (3).

10. Fülldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das er­ ste Behandlungsmittel (6) und/oder das zweite Behandlungsmittel und/oder die Be­ schichtung (7) Kalzium, Blei, Schwefel, Tellur, Bor, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Ma­ gnesium, Silizium, Niob, Titan, Vanadium, Eisen oder Zirkon und/oder Legierungen dieser Elemente und/oder Verbindungen mit weiteren Elementen aufweisen/aufweist.