Der Einsatz von Kalzium zur Behandlung von metallurgischen Schmelzen ist ebenso bekannt, wie die Zuführung von Kalzium zur Schmelze in Form von Injektionsdraht. Damit der Injektionsdraht einer Schmelze zugeführt werden kann, muß er bestimmte Festigkeitseigenschaften aufweisen. Eine weitere wesentliche Anforderung an Kalzium-Injektionsdraht besteht darin, daß der Draht nur einen sehr geringen Anteil an Kalziumoxiden aufweist. Kalzium- oxide wirken sich nicht nur nachteilig auf den Injektionsdraht als solchen aus, sondern können auch die metallurgischen Eigenschaften der Schmelze nachteilig beeinflussen. Darüber hinaus besteht eine weitere Anforderung an Kalzium-Injektionsdraht darin, daß dieser kostengünstig sein muß. Um dies gewährleisten zu können, bedarf es eines einfachen und kostengünstigen Herstellungsverfahrens.

Aus der RU 2 011 685 Cl ist bereits ein zweistufiges Herstellungsverfahren für Kalzium-Injektionsdraht der eingangs genannten Art bekannt. Hierbei hat das Kalzium während des ersten Preßvorgangs aufgrund der gewählten Ver- fahrensbedingungen eine Temperatur zwischen 0,2 bis 0,45 der Schmelztem- peratur des Kalziums. Bei einer Schmelztemperatur von 851° C entspricht dies einem Temperaturbereich zwischen 170,2 und 382, 9° C. Während des zweiten Preßvorgangs hat der Kalzium-Preßrohling beim Pressen eine Tempe- ratur zwischen 0,20 und 0,35 der Schmelztemperatur des Kalziums, also eine Temperatur im Bereich zwischen 170,2 und 297,8° C.

Nachteilig beim bekannten Verfahren ist jedoch, daß der hiernach hergestellte Draht sowohl hinsichtlich seiner Festigkeitseigenschaften als auch hinsicht- lich seiner metallurgischen Eigenschaften zu wünschen übrig läßt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem ein Kalzium-Injektionsdraht in einfacher Weise und kostengünstig hergestellt werden kann, der sowohl hinsichtlich seiner Festigkeits-als auch hinsichtlich seiner metallurgischen Eigenschaften den in der Metallurgie gestellten Anforderungen entspricht.

Zur Lösung der zuvor angegebenen Aufgabe sind erfindungsgemäß drei al- ternative Ausgestaltungen in den Patentansprüchen 1 bis 3 angegeben. Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Preßgut vor dem ersten Preßvorgang auf eine Temperatur von weniger als 150° C, vorzugsweise im Bereich von etwa 100° C erwärmt wird und/oder daß der Preßrohling vor dem zweiten Preßvorgang auf eine Temperatur von weniger als 170° C, vorzugsweise im Bereich von etwa 150° C erwärmt wird. Bei der zweiten alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Preßgut derart in der ersten Preßeinrichtung gepreßt wird, daß der aus der ersten Preßeinrich- tung austretende Preßstrang eine Temperatur von weniger als 170° C, vor- zugsweise im Bereich von etwa 150° C aufweist. Mit der vorgenannten Temperatur ist die Temperatur gemeint, die der Preßstrang unmittelbar beim Austritt aus der Preßeinrichtung hat. Diese Temperatur ergibt sich aus der Summe der zuvor erwärmten Eingangstemperatur des Preßguts beim Einset- zen in die jeweilige Preßeinrichtung, der Arbeitstemperatur der Preßeinrich- tung und der sich beim Pressen aufgrund der Verformung des Kalziums erge- benden Temperatur. Bei der dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Preßgut vor dem ersten Preßvorgang einer mechani- schen Oberflächenbehandlung unterzogen wird, um Kalziumoxide von der Oberfläche des Preßguts abzutragen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Realisierung jeder der zuvor genannten drei Alternativen für sich bereits zu einer Verbesserung der Eigenschaften des Kalzium-Injektionsdrahtes im Sinne der Lösung der oben angegebenen Auf- gabe führt. Von besonderem Vorteil ist es allerdings, wenn zumindest zwei

und insbesondere alle Alternativen gleichzeitig bei der Herstellung von Kal- zium-Injektionsdraht angewendet werden.

Beim Zustandekommen der Erfindung ist davon ausgegangen worden, daß sich die auf der Oberfläche des Preßguts befindlichen Kalziumoxide, aber auch die während des Verfahrensablaufes bei Herstellung des Drahtes auf der Oberfläche des Metalls bildenden Kalziumoxide sehr nachteilig auf den her- gestellten Draht auswirken können. So ist festgestellt worden, daß sich bei einer Temperatur über 60° C die Geschwindigkeit der Wechselwirkung des Kalziums als aktives Metall mit dem Luftsauerstoff stark erhöht. Infolge der starken Aufheizung des Preßguts bzw. des Preßrohlinges beim Pressen bildet sich beim Stand der Technik eine vergleichsweise dicke Schicht von Oxiden auf dem Kalzium. Folglich wird beim Stand der Technik während des Pres- sens nicht reines Kalzium gepreßt, sondern ein heterogenes System aus Kal- zium und Kalziumoxid. Dieses Kalziumoxid beeinflußt sehr stark den Preß- vorgang, da es sich beim Pressen im Bereich der Matrize der Preßeinrichtung absetzt und das Fließen des Metalls beim Pressen verungleichmäßigt und damit behindert. Darüber hinaus ist der Anteil an Oxiden im gepreßten Draht ungleichmäßig verteilt. Der Anteil an Oxiden ist am Ende des gepreßten Drahtes größer als am Anfang des gepreßten Drahtes.

Ausgangspunkt der Erfindung ist nun die Verringerung des Anteils an Kalzi- umoxiden vor und während der Herstellung und damit auch im hergestellten Draht. Dem wird erfindungsgemäß bei zwei Alternativen durch Verringerung der Verfahrensbedingungen hinsichtlich der Temperaturen vor dem Pressen und während des Pressens Rechnung getragen. Es ist festgestellt worden, daß die Vorwärmung des Preßguts bzw. des Preßrohlinges vor dem Pressen im angegebenen, vergleichsweise geringen Temperaturbereich zu einer nur sehr dünnen Kalziumoxidschicht führt. Diese Kalziumoxidschicht behindert den jeweiligen Preßvorgang nur unwesentlich. Aufgrund der Vorwärmung im an- gegebenen Temperaturbereich kann während des Pressens eine geringere Arbeitstemperatur angewendet werden, so daß auch die sich beim Pressen bildende Kalziumoxidschicht vergleichsweise dünn ist und den Preßrohling und insbesondere auch den gepreßten Draht nur unwesentlich hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften beeinträchtigt.

Des weiteren hat es sich bei der dritten erfindungsgemäßen Alternative ge- zeigt, daß der Anteil der Kalziumoxide auch dadurch erheblich verringert werden kann, daß das Preßgut vor dem ersten Preßvorgang mechanisch oberflächenbehandelt wird, um dadurch die Kalziumoxid-Schicht von der Oberfläche des Kalziums abzutragen. Durch diese dem ersten Pressen vorge- schaltete Oberflächenbehandlung kann der ersten Preßeinrichtung fast hoch- reines Kalzium zugeführt werden.

Bei Vergleichsversuchen einerseits zwischen nach dem bekannten Verfahren und andererseits nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten In- jektionsdraht ist im übrigen festgestellt worden, daß der erfindungsgemäße Draht nicht nur eine höhere Aktivität, d. h. ein höheres Reaktionsvermögen des Kalziums zeigte, sondern auch erhöhte Festigkeitseigenschaften, was beim Aufhaspeln und beim Zuführen des Drahtes zur Schmelze wichtig ist.

Besonders zweckmäßig ist es im übrigen, wenn während des zweiten Preß- vorgangs mit Temperaturen gearbeitet wird, bei denen die Fließgrenze des Kalziums, die beim Pressen bei etwa 220° C liegt, nicht überschritten wird.

Günstigerweise wird der Preßrohling derart in der zweiten Preßeinrichtung gepreßt, daß der aus der zweiten Preßeinrichtung austretende Draht unmittel- bar beim Austritt eine Temperatur von etwa 210° C aufweist. Dies hat nicht nur eine Verringerung der Bildung von Kalziumoxiden auf der Oberfläche des gepreßten Drahtes zur Folge, sondern auch, daß der Preßvorgang des Drahtes kontrolliert durchgeführt und der Draht kontrolliert nach dem Pres- sen abgezogen und aufgehaspelt werden kann.

Des weiteren hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß als Preßgut ausschließlich destilliertes Kalzium in Blockform verwendet wird. Mit Block- form des destillierten Kalziums ist hierbei ein im wesentlichen zylindrischer Körper gemeint, der aufgrund des Herstellungsverfahrens an einem Ende einen Trichter aufweist. Das in Blockform eingesetzte Kalzium hat zwei we- sentliche Vorteile. Einerseits hat das in Blockform eingesetzte Kalzium eine vergleichsweise geringe Oberfläche, so daß die auf dem Block mögliche Kal- ziumoxid-Schicht bezogen auf das Gesamtvolumen des Blockes vergleichs- weise gering ist. Demgegenüber ist beispielsweise beim Einsatz von Kalzium-

granulat der Anteil an Oxiden aufgrund der demgegenüber größeren Oberflä- che erheblich größer. Darüber hinaus ergibt sich insbesondere bei Verwen- dung der vorgenannten Temperaturen nach dem Pressen ein Draht, dessen spezifisches Gewicht pro Längeneinheit erheblich größer ist als bei aus Gra- nulat hergestelltem Draht. Der Einsatz eines aus Kalzium bestehenden Blok- kes führt letztlich während des Pressens ausgehend von einer dendritartigen Struktur des Kalziums im Preßgut zu einer monolithartigen Struktur des Kal- ziums im Preßrohling und im gepreßten Draht, was sich ausgesprochen positiv auf die Festigkeitseigenschaften des Injektionsdrahtes auswirkt.

Bei Versuchen hat es sich außerdem herausgestellt, daß es zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig ist, das Preßgut mit einem Formänderungskoeffizienten von größer gleich 6 und den Preßrohling mit ei- nem Formänderungskoeffizienten zwischen 130 und 200 zu pressen.

Wird ein Block der zuvor genannten Art in der zuvor beschriebenen Art und Weise gepreßt, ergibt sich ein Preßstrang mit einer nicht unerheblichen Länge. Um einen derartigen Preßstrang beim Pressen des Drahtes handhaben zu können, wird der Preßstrang nach der ersten Preßvorgang in eine Mehr- zahl kürzerer Stücke bzw. Preßrohlinge zerteilt. Es versteht sich, daß das Schneiden auch entfallen kann, wenn der Preßstrang eine für den zweiten Preßvorgang noch handhabbare Länge aufweist.

Da das Pressen bzw. die Herstellung des Preßstrangs erheblich schneller durchgeführt werden kann als das Pressen der gleichen Menge an Draht mit einer Preßeinrichtung, ist außerdem vorgesehen, daß die geschnittenen Preß- rohlinge nach dem ersten Preßvorgang zumindest teilweise zwischengelagert werden, bevor der zweite Preßvorgang durchgeführt wird. In diesem Zusam- menhang ist es besonders günstig, daß die Zwischenlagerung im Vakuum oder unter Inertgas erfolgt, so daß eine Oxidierung des Kalziums ausge- schlossen werden kann.

Der erfindungsgemäß hergestellte Draht kann unmittelbar als Injektionsdraht eingesetzt werden, also als sogenannter Kalzium-Volldraht, oder aber auch als

Innendraht eines ummantelten Injektionsdrahtes. Zur Ummantelung eignet sich beispielsweise ein Stahl-oder ein Aluminiummantel.

Von Vorteil ist es bei Verwendung eines ummantelten Injektionsdrahtes, wenn der gepreßte Draht nach dem zweiten Preßvorgang zunächst aufge- haspelt und erst nach dem Aufhaspeln ummantelt wird. Es hat sich nämlich als günstig erwiesen, die Ummantelung nicht unmittelbar nach dem Pressen durchzuführen, da in diesem Falle die Preßgeschwindigkeit mit der Ge- schwindigkeit beim Ummanteln abgestimmt werden müßte, was sich nachtei- lig auf den Preßvorgang auswirken kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, in der schematisch ein möglicher Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Ver- fahrens dargestellt ist.

Bei dem in der Figur dargestellten Verfahren wird als Preßgut A ausschließlich destilliertes Kalzium in Blockform verwendet. Bei dem Preßgut A handelt es sich um einen einzelnen zylindrischen Block. Das Preßgut hat aufgrund des Herstellungsverfahrens eine schwammartige, poröse Struktur, die als dendrit- artig bezeichnet wird. Das Preßgut A wird zu Beginn des Verfahrens einer mechanischen Oberflächenbehandlung mittels einer im einzelnen nicht dar- gestellten Oberbflächenbehandlungseinrichtung a unterzogen, wie dies in der Zeichnung in der Stufe 1 angedeutet ist. Bei dieser mechanischen Ober- flächenbehandlung werden die auf der äußeren Oberfläche des Preßguts A befindlichen Kalziumoxide bzw. die darauf befindliche Kalziumoxid-Schicht zumindest im wesentlichen abgetragen.

Unmittelbar nach der Oberflächenbehandlung wird das Preßgut A in einem Ofen b, dessen Arbeitstemperatur vorliegend etwa 450° C bis 500° C beträgt, in der Stufe 2 eine kurze Zeit erwärmt, bis sich eine Temperatur T, des Preß- guts A von vorzugsweise etwa 100° C ergibt. An die Vorerwärmungsstufe 2 schließt sich der erste Preßvorgang 3 bzw. die erste Preßstufe 3 in der ersten Preßeinrichtung c an, nachdem das Preßgut A der ersten Preßeinrichtung c vom Ofen b zugeführt worden ist. Das Pressen des Preßguts A erfolgt wäh-

rend des ersten Preßvorgangs 3 mit einer solchen Geschwindigkeit bzw. bei einem solchen Druck, daß der aus der ersten Preßeinrichtung c austretende Preßstrang B mit einer Temperatur T2 von etwa 150° C aus der ersten Preß- einrichtung c austritt.

In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, daß die Aufgabe des ersten Preßvorgangs darin besteht, 1. das Preßstrang herzustellen, 2. eine Strukturänderung des Kalziums herbeizuführen, nämlich aus der dendritartigen Struktur eine monolitische Struktur zu erzeugen, und 3. eine Verringerung der äußeren Oberfläche des destillierten Kalziums und damit eine Verringerung der Kontaktfläche mit der Umgebungs- luft zu erzielen, so daß weniger Kalziumoxide an der Oberfläche des Kalziums entstehen.

Nach Beendigung des ersten Preßvorgangs, wobei die Preßmatrize der ersten Preßeinrichtung c als Einkanal-Preßmatrize ausgebildet ist, ergibt sich ein Preßstrang B vergleichsweise großer Länge. Da der Preßstrang B mit der vor- genannten Länge nicht zur unmittelbaren Verarbeitung von Draht geeignet ist, wird er in der Stufe 4 von einer Schneideinrichtung d in Stücke kürzerer Länge geschnitten, so daß sich eine Mehrzahl von Preßrohlingen C ergibt.

Die Preßrohlinge C werden in der Stufe 5 in einem Lager e zwischengelagert, bevor dieses Material im zweiten Preßvorgang 7 weiterverarbeitet wird. Die Zwischenlagerung erfolgt dabei im Vakuum oder unter Inertgas.

Es darf darauf hingewiesen werden, daß es grundsätzlich auch möglich ist, den Preßstrang B zwischenzulagern und diesen erst kurz vor dem Einsatz in der zweiten Preßstufe in kleinere Stücke zu schneiden.

In der Stufe 6 werden die Preßrohlinge C einzeln einem Ofen f zugeführt und dabei auf die Temperatur T3 von etwa 150'C erwärmt. Anschließend wird der Preßrohling C einer zweiten Preßeinrichtung g zugeführt, in der der zweite Preßvorgang 7 durchgeführt wird. Der Preßrohling C wird dabei der-

art in der zweiten Preßeinrichtung g gepreßt, daß der aus der zweiten Preß- einrichtung g austretende Draht D unmittelbar beim Austritt eine Temperatur von etwa 210° C aufweist. Auch bei der zweiten Preßeinrichtung g ist die Preßmatrize als Einkanal-Preßmatrize ausgebildet.

Ist ein Preßvorgang abgeschlossen, ist ein Draht einer vorgegebenen Länge gepreßt worden. Es schließt sich dann der nächste Preß-oder Extrusionsvor- gang zur Herstellung von Draht an. Dazu wird ein neuer Preßrohling C in die zweite Preßeinrichtung g eingelegt und der Preßvorgang entsprechend ge- startet. Auf diese Weise ergibt sich letztlich ein endloser Draht.

Während beim Pressen des Preßguts zum Preßstrang sich eine Querschnitts- verringerung vom Preßgut zum Preßstrang und damit ein Formänderungsko- effizient von größer gleich 6 ergibt, wird der Preßrohling mit einem Formände- rungskoeffizienten im Bereich zwischen 130 bis 200 gepreßt.

Nach dem Pressen bzw. Extrudieren wird der gepreßte Draht D in der Stufe 8 über eine Aufhaspeleinrichtung h aufgehaspelt. Der aufgehaspelte Draht D kann dann unmittelbar als Injektionsdraht eingesetzt werden, wenn der Ein- satz von Kalzium-Volldraht gewünscht ist. Ist hingegen der Einsatz eines ummantelten Injektionsdrahtes erwünscht, wird der aufgehaspelte Draht in der Stufe 9 von einer entsprechenden Ummantelungseinrichtung i ummantelt.

Hierzu wird der Draht D wieder abgehaspelt und mit einer entsprechenden Ummantelung beispielsweise aus Aluminium oder Stahl ummantelt.