CS207301B2 - Wire from the alloyed steel,method of making the same and device for executing the same - Google Patents

Description

Vynález se týká odlévaných drátů z legované ocele, o malém průměru do 0,8 mm, s velkou pevností v tahu se značně sníženou pórovitostí, způsobu jeho výroby a zařízení k provádění tohoto způsobu výroby.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to cast wires of alloy steel, with a small diameter of up to 0.8 mm, with a high tensile strength with greatly reduced porosity, to a process for its manufacture and to an apparatus for carrying out the process.

Při plynulém odlévání roztavených kovů ve formě volného lití, tj. při odlévání bez forem k výrobě tenkých drátů, se roztavený kov vytlačuje výtlačným otvorem a vytváří se proud roztaveného kovu, který po ztuhnutí má konečnou podobu tenkého drátu.In the continuous casting of molten metals in the form of free casting, i.e. casting without molds to produce thin wires, the molten metal is extruded through a discharge orifice to form a stream of molten metal which, after solidification, has the final form of a thin wire.

V patentu Sp. st. a. č. 3 658 979 je návod k výrobě tenkých drátů vytlačováním taveniny kovu. Jde o způsob výroby, při kterém se kovová tavenina nízké viskozity příslušně zvolenou rychlostí vytlačuje výtlačným otvorem do určité, k tomuto účelu vhodné atmosféry. Když horký proud roztaveného kovu vystupující z výtlačného otvoru, přijde do styku s touto atmosférou, nastane reakce, jejímž účinkem se na povrchu vytlačeného kovu vytvoří tenká ochranná vrstva. Tato tenká ochranná vrstva, zvaná stabilizační vrstva, má stabilizační vliv na tenký proud roztaveného kovu v tom smyslu, že působením sil povrchového napětí brání jeho nalomení tak dlouho, až odvodem dostatečného množství tepla proud roztaveného kovu ztuhne. Stabilizační vrstva se však musí vytvořit velmi rychle. Navíc je třeba, aby tato ochranná stabilizační vrstva byla udržována v pevném stavu i při vysoké teplotě. Dále je potřebné, aby stabilizační vrstva byla v podstatě nerozpustná v proudu roztaveného kovu i za teplot, které jsou při vytlačování roztaveného kovu, a aby tak byla zajištěna plynulost její stabilizační funkce.In Sp. st. No. 3,658,979 is a guide for making thin wires by extruding a metal melt. This is a process in which a low-viscosity metal melt is extruded at an appropriately selected rate through a discharge orifice into a suitable atmosphere for this purpose. When a hot stream of molten metal emerging from the discharge orifice comes into contact with this atmosphere, a reaction occurs which causes a thin protective layer to form on the surface of the extruded metal. This thin protective layer, called the stabilizing layer, has a stabilizing effect on the thin stream of molten metal in the sense that, under the action of surface tension, it prevents it from breaking until the molten metal stream solidifies by dissipating sufficient heat. However, the stabilizing layer must be formed very quickly. In addition, this protective stabilizing layer needs to be maintained in a solid state even at high temperature. Further, it is desirable that the stabilizing layer be substantially insoluble in the molten metal stream even at temperatures that are at the extrusion of the molten metal to ensure the smoothness of its stabilizing function.

Ačkoliv tento způsob výroby dává velké možnosti, jejich využití, ztroskotalo na tom, že se nepodařilo zvýšit výrobu drátu nad 396 až 427 m drátu za min. Kromě toho nebylo dosud možno zmenšit pórovitost vyrobeného odlitého drátu na přijatelnou míru tak, aby se hodil pro všechna důležitá použití. Velká pórovitost odlitého drátu měla nepříznivý vliv na podstatné jeho vlastnosti, jako je pevnost v tahu, tažnost a odolnost vůči únavě.Although this method of production gives great possibilities for their use, it failed to fail to increase wire production above 396 to 427 m wire per minute. Moreover, it has not yet been possible to reduce the porosity of the cast wire produced to an acceptable extent to suit all important applications. The high porosity of the cast wire has had an adverse effect on its essential properties such as tensile strength, ductility and fatigue resistance.

Uvedené nevýhody odstraňuje drát z legované oceli o malém průměru do 0,8 mm, s velkou pevností v tahu a s pórovitostí nejvýše 0,06 % objemového, vyrobený vysokorychlostním litím podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je vyroben v ocele legované hliníkem v množství 0,3 až 5,0 % hmotnostních nebo křemíkem v množství 0,5 až 6,0 % hmotnostních.These disadvantages are overcome by the alloy steel wire with a small diameter of up to 0.8 mm, with a high tensile strength and porosity of not more than 0.06% by volume, produced by the high-speed casting according to the invention, which is based on aluminum alloy steel. an amount of 0.3 to 5.0% by weight or silicon in an amount of 0.5 to 6.0% by weight.

Způsob výroby drátu vysokorychlostním litím tenkého proudu roztavené legované o207301 cele výtlačným otvorem licího zařízení do plynného prostředí se podle vynálezu provádí tak, že se tenký proud roztavené legované ocele vytlačuje postupně do pásma stlačeného útlumového plynu, tvořeného inertním plynem, například argonem nebo heliem nebo jeho směsí s kysličníkem uhelnatým, odtud se vytlačuje rychlostí 12,16 až 18,83 m . s^_1 do pásma okysličujícího stabilizačního plynu, tvořeného například kysličníkem uhelnatým nebo vzduchem, a nakonec se vytlačuje do chladicího pásma, tvořeného přídavným okysličujícím plynem, například kysličníkem uhelnatým nebo jeho směsí s inertním plynem.According to the invention, a method for producing a wire by casting a thin stream of molten alloyed alloy through the discharge port of a casting device into a gaseous medium is carried out by extruding a thin stream of molten alloyed steel sequentially into a compressed attenuation gas zone formed by an inert gas e.g. with carbon monoxide, from there it is extruded at a speed of 12.16 to 18.83 m. ¹ to an oxidizing stabilizing gas zone, such as carbon monoxide or air, and finally extruded into a cooling zone formed by an additional oxidizing gas, such as carbon monoxide or an inert gas mixture thereof.

Výtlačné ústrojí licího zařízení k provádění tohoto způsobu výroby drátu se skládá podle vynálezu, ze tří desek stohovitě uspořádaných pod sebou, kde ve středu první desky je výtlačný otvor, s ním souose je ve středu druhé desky vytvořen otvor, který má tvar trysky se vstupní sbíhavou částí, s následujícím zúženým hrdlem a s výstupní rozbíhavou částí o úhlu rozbíhavosti 4 až 12°, a ve středu třetí desky je otvor souosý s výtlačným otvorem a otvorem v druhé desce a stěny v otvoru v třetí desce se sbíhají ve směru jeho vyústění pod úhlem 7 až 20°, přičemž první deska a druhá deska vzájemně mezi sebou vymezují uzavřenou první komoru, do které ústí otvorem v druhé desce přívodní potrubí stlačeného útlumového plynu, druhá a třetí deska vzájemně mezi sebou vymezují uzavřenou druhou komoru, do které ústí otvorem v třetí desce přívodní potrubí okysličujícího stabilizačního plynu.According to the invention, the discharge device of the casting apparatus for carrying out this method of wire production consists of three plates stacked one below the other, with a discharge opening in the center of the first plate, with a coaxial orifice in the center of the second plate. and the center of the third plate, the aperture is coaxial with the discharge port and the opening in the second plate, and the walls in the aperture in the third plate converge at an orifice direction at an angle of 7. up to 20 °, wherein the first plate and the second plate define a closed first chamber therebetween, into which a compressed attenuation gas inlet pipe opens through an opening in the second plate, the second and third plates define a closed second chamber therebetween, into which they exit through an opening in a third plate inlet pipe of oxidizing stabilizing gas nu.

Délka otvoru v druhé desce výtlačného ustrojí podle vynálezu je 5 až lOOkrát větší než průměr výstupu výtlačného otvoru v první desce, průměr vstupní sbíhavé části otvoru v druhé desce je v podstatě shodný s průměrem výstupu výtlačného otvoru a poměr průměru výstupu výtlačného otvoru k průměru zúženého hrdla otvoru v druhé desce 1,1:1,0 až 1,5 :1,0. Úhel rozbíhavosti výstupní rozbíhavé části otvoru v druhé desce je podle vynálezu výhodně v rozmezí 6 až 8° a stěny v otvoru v třetí desce se sbíhají ve směru jeho vyústění s výhodou pod úhlem 10 až 15°.The length of the opening in the second plate of the dispensing apparatus of the invention is 5 to 100 times greater than the diameter of the outlet of the discharge port in the first plate, the diameter of the inlet converging portion of the opening in the second plate is substantially equal to the diameter of the outlet of the port a hole in the second plate of 1.1: 1.0 to 1.5: 1.0. According to the invention, the diverging angle of the exit diverging portion of the opening in the second plate is preferably in the range of 6 to 8 ° and the walls in the opening in the third plate converge in the opening direction preferably at an angle of 10 to 15 °.

Stupeň pórovitosti drátu z legované ocele podle vynálezu je snížen tak, jak se dosud při výrobě odlévaného drátu nepodařilo dosáhnout. Způsob výroby drátu a zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu umožňují značně zvýšit výrobnost při současném podstatném snížení pórovitosti vyrobeného odlitého drátu.The degree of porosity of the alloy steel wire according to the invention is reduced as it has not been achieved so far in the production of the cast wire. The wire manufacturing process and the apparatus for carrying out the method according to the invention make it possible to considerably increase the production rate while substantially reducing the porosity of the cast wire produced.

Pórovitost drátu z legované ocele je podstatně zmenšena proto, že se vytlačování proudu roztavené legované ocele provádí podle vynálezu vysokou rychlostí, která přesahuje 732 m drátu za min.The porosity of the alloy steel wire is substantially reduced because the extrusion of the molten alloy steel stream is carried out according to the invention at a high speed that exceeds 732 m of wire per minute.

Drát z legované ocele vyrobený způsobem a v zařízení podle vynálezu má nespočetné možnosti použití. Nejvýhodněji jej lze použít jako vyztužujícího drátu pneumatik pro automobily a jiná vozidla.The alloy steel wire produced by the method and apparatus according to the invention has innumerable applications. Most preferably it can be used as a reinforcing wire for tires for cars and other vehicles.

Při výrobě tenkého drátu z legované ocele podle vynálezu se používá plyn obsahující kyslík v pásmu okysličujícího stabilizačního plynu k vytvoření tenké obalové stabilizační vrstvy na vytlačovaném proudu roztavené legované ocele, která tento proud chrání před nalomením, působením povrchového napětí tak dlouho, dokud vytlačený proud roztavené legované ocele neztuhne. Aby stabilizační vrstva působila potřebným způsobem, je třeba, aby vzniklý kysličník byl stálý a v ocelové tavenině nerozpustný. Tyto vlastnosti nemá kysličník železa. Proto je třeba, aby byl do ocelové taveniny přidán další legující kov před jejím zpracováním. To znamená, že se ocelová tavenina leguje kovem, jehož kysličník je stálý a nerozpustný v roztavené vsázce. Pro tento účel se hodí různé kovy, jako hořšík, berylium, chrom, lanthan a titan. Podle vynálezu je nejvýhodnější hliník a křemík. Legující kov se přisazuje v malých množstvích, a to 0,3 až 5,0 % hmot. hliníku nebo 0,5 až 6,0 '% křemíku.In the production of the alloy steel wire according to the invention, an oxygen-containing gas in the oxidizing stabilizing gas zone is used to form a thin coating stabilizing layer on the extruded molten alloy stream which protects the stream from fracture by applying surface tension as long as the extruded molten alloy stream the steel does not solidify. In order for the stabilizing layer to function as required, the oxide formed must be stable and insoluble in the steel melt. These properties do not have iron oxide. Therefore, additional alloying metal needs to be added to the steel melt prior to processing. This means that the steel melt is alloyed with a metal whose oxide is stable and insoluble in the molten charge. Various metals such as magnesium, beryllium, chromium, lanthanum and titanium are suitable for this purpose. According to the invention, aluminum and silicon are most preferred. The alloying metal is added in small amounts of 0.3 to 5.0% by weight. of aluminum or 0.5 to 6.0% silicon.

Výtlačné ústrojí licího zařízení podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde je na obr. 1 svislý řez licím zařízením s výtlačným ústrojím podle vynálezu, na obr. 2 zvětšený pohled na soustavu výstupních otvorů výtlačného ústrojí z obr. 1 a na obr. 3 zvětšený pohled na druhou desku výtlačného ústrojí s otvorem tvaru trysky z obr. 1.The dispensing apparatus of the casting apparatus of the present invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a vertical sectional view of a casting apparatus with a dispensing apparatus of the invention; Fig. 2 is an enlarged view of the outlet orifice of the dispensing apparatus of Fig. 1; a view of the second plate of the dispensing apparatus with the nozzle-shaped opening of Fig. 1.

Na obr. 1 je znázorněn kelímek 10, který obsahuje určité množství roztavené legované ocele 11. Dno kelímku 10 zčásti tvoří první deska 12, která má uprostřed výtlačný otvor 13. Pod první deskou 12 je druhá deska 14, která má uprostřed otvor 15 ve tvaru trysky, uspořádaný souose s výtlačným otvorem 13. První deska 12 a druhá deska 14 vzájemně mezi sebou vymezují v podstatě uzavřenou první komoru 16, v níž je pásmo stlačeného útlumového plynu.Figure 1 shows a crucible 10 containing some molten alloyed steel 11. The bottom of the crucible 10 is partially formed by a first plate 12 having a discharge opening in the middle 13. Below the first plate 12 is a second plate 14 having a hole 15 in the middle The first plate 12 and the second plate 14 define between them a substantially closed first chamber 16 in which there is a compressed attenuation gas zone.

Pod druhou deskou 14, kterou prochází přívodní potrubí 23 stlačeného útlumového plynu, je uspořádána třetí deska 17. Tato třetí deska 17 má uprostřed otvor 18, který je souosý s otvorem 15 tvaru trysky a s výtlačným otvorem 13. Stěny v otvoru 18 v třetí desce 17 se sbíhají ve směru jeho vyústění pod úhlem 7 až 20°. Třetí deska 17 a druhá deska 14 vzájemně mezi sebou vymezují v podstatě uzavřenou druhou komoru 19, v níž je pásmo okysličujícího stabilizačního plynu. Celé toto licí zařízení, tj. kelímek 10 a výtlačné ústrojí, je neseno základem 20, uvnitř kterého je dutina 21, v níž je chladicí pásmo, ve kterém vytlačený proud 22 roztavené legované ocele vstupuje do další reakce s chladicím plynem k vytvoření tenké ochranné vrstvy na povrchu vytlačeného proudu 22 legované ocele.A third plate 17 is provided below the second plate 14 through which the compressed attenuating gas supply conduit 23 extends. The third plate 17 has an opening 18 in the center which is coaxial with the nozzle-shaped opening 15 and the discharge opening 13. The walls in the opening 18 in the third plate 17 converge in the direction of its outlet at an angle of 7 to 20 °. The third plate 17 and the second plate 14 define between each other a substantially closed second chamber 19 in which there is a zone of oxidizing stabilizing gas. The entire casting device, i.e. crucible 10 and delivery device, is supported by a base 20 within which there is a cavity 21 in which there is a cooling zone in which the extruded stream 22 of molten alloy steel enters another reaction with the cooling gas to form a thin protective layer. on the surface of the extruded stream 22 of alloy steel.

Při vytlačování je roztavená legovaná ocel 11 vytlačená tlakem pomocí stlačené207301 ho plynu. Tím je proud roztavené legované ocele 11 nucen výtlačným otvorem 13 vstoupit do první komory 16. V této první komoře 16 je určité množství stlačeného útlumového plynu, přiváděného pod tlakem přívodním potrubím 23. Stlačený útlumový plyn se nemůže pohybovat napříč mezi první deskou 12 s výtlačným otvorem 13 a druhou deskou 14 opatřenou otvorem pro jeho vstup, takže je udržován ve styku s vytlačovanou roztavenou legovanou ocelí, a to ve směru kolmém k dráze pohybu proudu roztavené legované ocele.In extrusion, the molten alloy steel 11 is extruded by pressure with compressed gas. As a result, the molten alloy steel stream 11 is forced through the discharge orifice 13 to enter the first chamber 16. In this first chamber 16 there is a certain amount of compressed attenuating gas supplied under pressure through the inlet conduit 23. The compressed attenuating gas cannot move across 13 and a second plate 14 provided with an opening for its entry so that it is kept in contact with the extruded molten alloy steel in a direction perpendicular to the path of movement of the molten alloy steel stream.

Tok roztavené legované ocele ve značné míře symetrický proud útlumového plynu rozděluje. Útlumový plyn proudí pak spolu s proudem 22 roztavené legované ocele přes otvor 13 do druhé komory 19. Vlastnosti stlačeného útlumového plynu nejsou kritické. Obvykle se používá inertní plyn, jako helium nebo argon. V některých případech může být žádoucí, aby byl použit inertní plyn s jiným plynem schopným vytvářet tenkou vrstvu na povrchu proudu 22 roztavené legované ocele, např. ve směsi s kysličníkem uhelnatým.The flow of molten alloy steel largely divides the symmetrical attenuation gas stream. The attenuating gas then flows along with the molten alloy steel stream 22 through the opening 13 into the second chamber 19. The properties of the compressed attenuating gas are not critical. An inert gas such as helium or argon is usually used. In some cases, it may be desirable to use an inert gas with another gas capable of forming a thin layer on the surface of the molten alloy steel stream 22, e.g. in admixture with carbon monoxide.

V druhé komoře 19 je určité množství okysličujicího stabilizačního plynu, který vstupuje do reakce s proudem 22 roztavené legované ocele a je přiváděn do druhé komory 19 přívodním potrubím 24. Reaktivní okysličující stabilizační plyn, potřebný ke stabilizaci tenké vrstvy na povrchu proudu 22 roztavené legované ocele, přichází do Istyku s proudem 22 u vstupu do otvoru 18 v třetí desce 17 a má dostatečnou rychlost, aby pronikl obalem útlumového plynu, kterým je proud 22 roztavené legované ocele obklopen při výstupu z otvoru 13 v druhé desce 14. Další, dávka reaktivního přídavného okysličujícího plynu, přiváděného přívodním potrubím 25 do dutiny 21, přichází do styku s proudem 22 legované ocele těsně u výstupní strany otvoru 18 v třetí desce 17. Reaktivní okysličující stabilizační plyn je výhodný potud, pokud je schopný vytvářet tenkou vrstvu na povrchu proudu 22 legované ocele.In the second chamber 19 there is a certain amount of oxidizing stabilizing gas that reacts with the molten alloy steel stream 22 and is fed to the second chamber 19 via a supply line 24. The reactive oxidizing stabilizing gas needed to stabilize the thin layer on the surface of the molten alloy steel stream 22. it enters Istik with a stream 22 at the entrance to the aperture 18 in the third plate 17 and has sufficient velocity to penetrate the attenuating gas envelope through which the molten alloy steel stream 22 is surrounded as it exits the aperture 13 in the second plate 14. A further batch of reactive additional oxidant For example, the reactive oxidizing stabilizing gas is advantageous insofar as it is capable of forming a thin layer on the surface of the alloyed steel stream 22.

S úspěchem byl použit jako okysličující stabilizační plyn kysličník uhelnatý a vzduch. Jiné vhodné stabilizační plyny pro vytvoření tenké vrstvy jsou popsány v patent. spisu Sp. st. a. č. 3 653 979.Carbon monoxide and air were successfully used as the oxidizing stabilizing gas. Other suitable stabilizing gases for forming a thin film are described in the patent. spisu Sp. st. No. 3,653,979.

Z obr. 2 je zřejmý vzájemný geometrický poměr mezi deskami 12. 14 a 17 s příslušnými jejich otvory. Průměr zúženého hrdla 29 otvoru 13 v druhé desce 14, které je nejužším místem tohoto otvoru 15, může být větší než průměr výstupu výtlačného otvoru 13 v první desce 12. Nejlepších výsledků se však dosahuje, když zúžené hrddlo 29 otvoru 15 má stejný nebo menší průměr než výtlačný otvor 13 na výstupu. Zvlášť dobrých výsledků se dosahuje uspořádáním, při němž poměr průměru výstupu výtlačného otvoru 13 a průměru zúženého hrdla 29 otvoru 15 leží v rozmezí 1: 1 ažFIG. 2 shows the relative geometric relationship between the plates 12, 14 and 17 with their respective openings. The diameter of the throat 29 of the opening 13 in the second plate 14, which is the narrowest point of the opening 15, may be greater than the diameter of the outlet of the discharge opening 13 in the first plate 12. However, best results are obtained when the throat 29 of the opening 15 has the same or smaller diameter. than the discharge port 13 at the outlet. Particularly good results are obtained by an arrangement in which the ratio of the diameter of the outlet of the discharge opening 13 to the diameter of the constricted neck 29 of the opening 15 is in the range of 1: 1 to

1,5 : 1.1.5: 1.

Délka otvoru 15 v druhé desce 14 je pět až stokrát větší, než je průměr výstupu výtlačného otvoru 13. Jak bylo uvedeno, stěny v otvoru 18 v třetí desce Í7 se sbíhají ve směru jeho vyústění pod úhlem 7 až 20°. Je žádoucí, nikoliv však nutné, aby průměr výstupu otvoru 18 byl dvakrát až pětkrát větší než průměr zúženého hrdla 29 v otvoru 15. Mezera 31 mezi první deskou 12 a druhou deskou 14 by se měla v podstatě rovnat průměru hrdla otvoru 15. Rozměr mezery mezi druhou deskou 14 s otvorem 15 tvaru trysky a třetí deskou 17 pro řízení proudu není rozhodující. Přesto je třeba, aby byl ponechán dostatečný prostor pro potřebné množství reaktivního okysličujícího stabilizačního plynu pronikajícího inertním útlumovým plynem, který proudí souběžně s proudem 22 roztavené legované ocele. Bylo zjištěno, že mezera 32 velikosti 0,13 až 0,51 mm mezi druhou deskou 14 a třetí deskou 17 v blízkosti jejich otvorů je dostačující.The length of the opening 15 in the second plate 14 is five to 100 times greater than the diameter of the outlet of the discharge opening 13. As mentioned, the walls in the opening 18 in the third plate 17 converge in the outlet direction at an angle of 7 to 20 °. Desirably, but not necessarily, the diameter of the outlet of the opening 18 is two to five times greater than the diameter of the tapered neck 29 in the opening 15. The gap 31 between the first plate 12 and the second plate 14 should be substantially equal to the diameter of the opening 15. the second plate 14 with the nozzle-shaped aperture 15 and the third current control plate 17 are not critical. Nevertheless, it is necessary to leave sufficient space for the necessary amount of reactive oxidizing stabilizing gas penetrating the inert attenuating gas that flows in parallel with the molten alloy steel stream 22. It has been found that a gap 32 of 0.13 to 0.51 mm between the second plate 14 and the third plate 17 near their openings is sufficient.

Obr. 3 znázorňuje druhou desku 14 s -otvorem 15 schematicky ve zvětšeném svislém řezu. Vstupní sbíhavá část 23 je mírně zaoblena pro zmenšení tření. Velikost sbíhavosti není rozhodující, je jen třeba, aby stěny v otvoru 15 byly u vstupu poněkud sbíhavé. Sbíhavost stěn končí u zúženého hrdla 29, odkud se stěny rozbíhají a vytvářejí výstupní rozbíhavou část 30 otvoru 15. Úhel rozbíhavosti výstupní rozbíhavé části 38 by měl být v rozmezí mezi 4 až 12°, přičemž z hlediska útlumu při větších rychlostech je výhodné, je-li úhel 6 až 8°. Nejlepších výsledků se dosáhne tehdy, když výstupní rozbíhavá část 30 má větší délku než vstupní sbíhavá část 28, zejména je-li její délka 10 až 20krát větší. Šipka 26 znázorňuje dráhu proudu stlačeného útlumového plynu a šipka 27 znázorňuje dráhu okysličujícího stabilizačního plynu.Giant. 3 shows the second plate 14 with the opening 15 schematically in enlarged vertical section. The inlet converging portion 23 is slightly rounded to reduce friction. The amount of convergence is not critical, but the walls in the opening 15 need to be somewhat convergent at the entrance. The convergence of the walls ends at the constricted neck 29, from which the walls divide and form the exit diverging portion 30 of the aperture 15. The diverging angle of the exit diverging portion 38 should be between 4 and 12 °. 11 °. Best results are obtained when the exit diverging portion 30 has a greater length than the entry diverging portion 28, especially if its length is 10 to 20 times greater. Arrow 26 shows the path of compressed attenuation gas flow and arrow 27 shows the path of oxidizing stabilizing gas.

Materiály pro výrobu desek 12, 14 a 17, které se svými otvory vytvářejí výtlačné ústrojí podle vynálezu, mají být v podstatě inertní navzájem vůči sobě, a to za podmínek používaných během vytlačování. Dále je třeba, aby materiály desek 12, 14 a 17 byly odolné vůči tepelným nárazům a desky byly dostatečně silné, aby byly schopné odolat značnému mechanickému namáhání vyvolanému vytlačovacím licím postupem. Například při vytlačování kovů, jako mědi a železných slitin je výhodné, použijí-li se keramické materiály na bázi kysličníku hlinitého, berylu a zirkonu. Pro vytlačování při vysoké teplotě- lze použít materiály na bázi molybdenu a grafitu. Při vytlačování prováděném při. nižších teplotách se dobře osvědčila výtlačná ústrojí z nerezavějící oceli.The materials for producing the plates 12, 14 and 17, which with their apertures form a dispensing device according to the invention, should be substantially inert to each other under the conditions used during extrusion. Further, the materials of the plates 12, 14 and 17 need to be heat-resistant and the plates are sufficiently strong to be able to withstand the considerable mechanical stresses induced by the extrusion casting process. For example, in the extrusion of metals such as copper and iron alloys, it is preferable to use ceramic materials based on alumina, beryl and zirconium. For extrusion at high temperature, molybdenum and graphite based materials can be used. When extrusion is performed at. Stainless steel discharge devices have proven to work well at lower temperatures.

Následující příklady popisují výrobní postup podle vynálezu k výrobě drátu z legované ocele hliníkem.The following examples describe the production process of the invention for the production of aluminum alloy wire.

Příklad 1Example 1

Zařízení znázorněné na obr. 1 bylo použito k výrobě tenkých drátů vytlačováním taveniny ocele legované hliníkem, přičemž obsah hliníku v oceli činil 1 % hmot. Výroba probíhala rychlostí 10Θ7 m/min.The apparatus shown in FIG. 1 was used to produce thin wires by extruding an aluminum alloy steel melt, the aluminum content of the steel being 1% by weight. Production was carried out at a speed of 10Θ7 m / min.

Bylo použito výtlačné ústrojí provedení znázorněného na obr. 2. První deska 12 s výtlačným otvorem 13 měla rozměr 3,2 mm jak po délce, tak i v průměru, čímž LD = 1. Druhá deska 14 s otvorem 15 tvaru trysky měla tloušťku 3,2 mm a zúžené hrdlo 29 tohoto otvoru 15 mělo průměr 0,2 mm. Stejnou velikost 0,2 mm měl i průměr výtlačného otvoru 13.The discharge plate of the embodiment shown in FIG. 2 was used. The first plate 12 with the discharge orifice 13 had a dimension of 3.2 mm both in length and diameter, thereby LD = 1. The second plate 14 with the orifice 15 had a thickness of 3, 2 mm and the tapered neck 29 of the opening 15 had a diameter of 0.2 mm. The diameter of the discharge opening 13 had the same size of 0.2 mm.

Třetí deska 17 pro řízení proudu vytlačované ocele měla tloušťku 1,6 mm a otvor 18 v této třetí desce 17 měl průměr u vyústění přibližně 4krát větší, než byl průměr zúženého hrdla 29 v otvoru 15 tvaru trysky. Stěny v otvoru 18 třetí desky 17 se sbíhaly pod úhlem 15°.The third plate 17 for controlling the flow of extruded steel was 1.6 mm thick and the opening 18 in the third plate 17 had a diameter at the orifices approximately 4 times greater than the diameter of the tapered neck 29 in the nozzle-shaped opening 15. The walls in the opening 18 of the third plate 17 converged at an angle of 15 °.

Argonu pod tlakem 0,794 MPa bylo použito k protlačování roztavené legované ocele 11 výtlačným otvorem 13 v první desce 12 k vytvoření tenkého proudu 22 legované ocele, vytlačované do první komory 18 mezi první deskou 12 a druhou deskou 14. Do první komory 16 bylo přiváděno helium jako stlačený útlumový plyn pod tlakem 0,628 MPa v množství 301 cm³/min. Stlačený heliový plyn přišel do styku s proudem 22 roztavené leggované ocele ve směru kolmém k dráze jeho pohybu a potom dále proudil souběžně s proudem 22 roztavené legované ocele otvorem 15 tvaru trysky v druhé desce 14. Po výstupu z otvoru 15 proud 22 legované ocele vstoupil do druhé komory 19, do které byl přiváděn kysličník uhelnatý, jakožto okysličující stabilizační plyn k vytváření tenké vrstvy na povrchu proudu 22 roztavené legované ocele. Kysličník uhelnatý byl přiváděn do druhé komory 19 v množství 5030 cm³/min. Proud 22 roztavené legované ocele procházel potom otvorem 18 v třetí desce 17, kde byl řízen a zaváděn do dutiny 21, do které byl přiváděn jako přídavný okysličující plyn kysličník uhelnatý v množství 1630 cm³/min. Proud 22 roztavené legované ocele, stabilizovaný obalovou tenkou vrstvou, na povrchu ztuhne v chladicím pásmu v dutině 21 a následně se odebírá již jako hotový výrobek. V průběhu tohoto vysocerychlostního vytlačování zůstal proud 22 legované ocele nepřerušen a neodchýlil se od přímočaré dráhy.Argon under a pressure of 0.794 MPa was used to extrude molten alloy steel 11 through the orifice 13 in the first plate 12 to create a thin stream 22 of alloy steel extruded into the first chamber 18 between the first plate 12 and the second plate 14. Helium was fed as compressed attenuation gas at a pressure of 0.628 MPa in an amount of 301 cm ³ / min. The compressed helium gas came into contact with the molten alloy steel stream 22 in a direction perpendicular to its travel path and then continued to flow in parallel with the molten alloy steel stream 22 through the nozzle-shaped aperture 15 in the second plate 14. Upon exiting the aperture 15, the alloy steel stream 22 entered a second chamber 19 into which carbon monoxide has been introduced as the oxidizing stabilizing gas to form a thin layer on the surface of the molten alloy steel stream 22. Carbon monoxide was fed to the second chamber 19 at 5030 cm ³ / min. The molten alloy steel stream 22 then passed through an opening 18 in the third plate 17 where it was controlled and introduced into a cavity 21 into which 1630 cm ³ / min of carbon monoxide was supplied as an additional oxidant gas. The thin film-stabilized molten alloy stream 22 solidifies on the surface in the cooling zone in the cavity 21 and is subsequently removed as a finished product. During this high speed extrusion, the alloy steel stream 22 remained uninterrupted and did not deviate from the rectilinear path.

Osmnáctinásobného zvětšení síly je třeba k dosažení výrobní rychlosti 1067 m/min ve srovnání s 411 m/min, což je nejvyšší rychlost dosahovaná dřívějšími výrobními postupy. Způsobem podle vynálezu se převážná část potřebné síly odvozuje od tlakového spádu do první komory 16 otvorem v druhé desce 14 přiváděného stlačeného útlumového plynu. Další podstatný tlakový spád vzniká jako důsledek proudění stlačeného útlumového inertního plynu otvorem 15 tvaru trysky v druhé desce 14. Kromě tlaku tohoto plynu na proud 22 roztavené legované ocele, který se podobá tlaku pístu, přispívá svou měrou i expanze tohoto plynu v otvoru 15 tvaru trysky na rychlost proudění vytlačované roztavené legované ocele.An 18-fold increase in power is required to achieve a production speed of 1067 m / min compared to 411 m / min, the highest speed achieved by earlier manufacturing processes. In the method of the invention, the bulk of the force required is derived from the pressure drop into the first chamber 16 through an opening in the second plate 14 of the supplied compressed attenuating gas. A further substantial pressure drop occurs as a result of the flow of compressed attenuation inert gas through the orifice-shaped orifice 15 in the second plate 14. In addition to the pressure of the gas on the molten alloy steel stream 22 which resembles the piston pressure. to the flow rate of extruded molten alloy steel.

To znamená, že při velkém tlakovém spádu nastane odpovídající zmenšení enthalpie plynu. Uvolněná energie se napřed přenáší na plyn a potom se část této energe přenáší vlivem viskózního proudění na proud vytlačované roztavené legované ocele a tak způsobí zvýšení rychlosti vytlačování. Výpočty ukazují, že jen malé procento, tj. méně než 5 -% enthalpie uvolněné tlakovým spádem plynu přivedeného otvorem v desce, se přemění na kinetickou energii vytlačovaného proudu roztavené legované ocele.This means that a corresponding reduction in enthalpy of the gas occurs at a large pressure drop. The released energy is first transferred to the gas and then a portion of this energy is transferred by the viscous flow to the molten alloy extruded stream, thereby increasing the extrusion rate. The calculations show that only a small percentage, ie less than 5% of the enthalpy released by the pressure drop of the gas introduced through the orifice in the plate, is converted to the kinetic energy of the extruded stream of molten alloy steel.

Přesto i při této nepatrné přeměně je přibližně jedna třetina až jedna polovina energie, obsažená v proudu roztavené legované ocele vytlačované rychlostí 1067 m/min, odvozena od přeměny enthalpie. Protože termodynamika plynu při jeho průchodu otvorem v desce hraje tak podstatnou roli, pokud jde o dosahované rychlosti, je třeba, aby byl tlak plynu je'n mírně zvýšen k dosažení vysokých rychlostí vytlačovaného proudu roztavené legované ocele podle vynálezu.However, even with this slight conversion, about one third to one-half of the energy contained in the stream of molten alloy steel extruded at 1067 m / min is derived from the conversion of enthalpy. Since the thermodynamics of the gas as it passes through the orifice in the plate plays such an essential role in terms of the velocity achieved, the gas pressure must be slightly increased to achieve the high velocities of the extruded stream of molten alloy steel according to the invention.

V dalším příkladu provedení je popsána výroba drátu z ocele legované křemíkem podle vynálezu.In a further embodiment, the production of a wire of the silicon-alloyed steel according to the invention is described.

Příklad 2Example 2

Ocel obsahující 5 % křemíku byla při teplotě 1432 °C vytlačována výtlačným otvorem 13, velkým 0.2 mm a udržovaným na teplotě 1440 °C, ťakem 0,657 MPa. Tlak útlumového Stlačeného plynu činil 0,569 MPa, čímž byl vytvořen přetlak 0,186 MPa u otvoru v druhé desce 14. Roztavená legovaná ocel byla vytlačována v množství 65 g/min. Stlačený útlumový plyn se skládal z 68 % kysličníku uhelnatého a 32 % hélia a byl přiváděn do první komory 16 v množství 368 cmVmin. Samotný kysličník uhelnatý, jako okysličující stabilizační plyn, byl přiváděn do druhé komory 19 v množství 0,8 1/min. Tok kysličníku uhelnatého do dutiny 21 byl uzavřen. Helium jako chladicí plyn bylo přiváděno do chladicího pásma v dutině 21 v množství 268 1/min. Byl vyroben drát o průměru 0,1 mm, který byl ohebný a vázatelný do uzlů bez zlomení. Povrch odlitého drátu byl světlý a lesklý. Drát byl vyroben rychlostí 975 m/min.Steel containing 5% silicon was extruded at a temperature of 1432 ° C through a discharge port 13, 0.2 mm in size, and held at 1440 ° C at a pressure of 0.657 MPa. The attenuation compressed gas pressure was 0.569 MPa, thereby creating an overpressure of 0.186 MPa at the opening in the second plate 14. The molten alloy steel was extruded at a rate of 65 g / min. The compressed attenuation gas consisted of 68% carbon monoxide and 32% helium and was fed to the first chamber 16 at 368 cmVmin. Carbon monoxide itself, as the oxidizing stabilizing gas, was fed to the second chamber 19 at a rate of 0.8 l / min. The flow of carbon monoxide into the cavity 21 was shut off. Helium as the cooling gas was fed to the cooling zone in the cavity 21 at 268 rpm. A wire with a diameter of 0.1 mm was made, which was flexible and tied into knots without breaking. The surface of the cast wire was light and glossy. The wire was made at a speed of 975 m / min.

Řada zkoušek byla provedena v souladu s vrýobními postupy popsanými v příkladech 1 a 2 a byla změřena pórovitost dříve vyrobených drátů a drátů odlitých podle příkladů 1 a 2.A number of tests were carried out in accordance with the cutting procedures described in Examples 1 and 2 and the porosity of the previously produced wires and the wires cast according to Examples 1 and 2 were measured.

Pórovitost v objemových % vyrobených drátů byla měřena známými postupy, používajícími plně automatizovaný mikroskopický snímací přístroj. Tento přístroj sestává z mikroskopu k analýze obrazu, z malého počítače a televizní kamery, kde elektrický výstupní signál z televizní kamery je veden do uzavřeného elektrického obvodu televizního monitoru. Obraz je snímán rovnoběžnými, rovnoměrně rozloženými liniemi snímacího systému. Vzniklý signál představuje profilovou intenzitu obrazu. Potom se tento signál zpracuje v detekčním obvodu a výsledkem je binární signál, kterým je detekovaný obraz velmi přesně definován. Výstupní signál z detektoru, který sestává jen z pulsů z detekovaných obrazců, je veden též do počítače, kde jsou ihned odvozeny od signálu změřené hodnoty pórovitosti zkoušeného drátu a jsou zaznamenány na čtecím ústrojí počítače. Při měření se vyleštěné podélné řezy vzorku ze zkoušeného drátu umístí na speciální podstavec a zasunou se do držáku vzorků v mikroskopu. Po zaostření se udělá 15 snímků, z nichž se pak stanoví průměr.The porosity in% by volume of the wires produced was measured by known methods using a fully automated microscope scanning apparatus. This apparatus consists of an image analysis microscope, a small computer and a television camera, where the electrical output signal from the television camera is routed to the closed electrical circuit of the television monitor. The image is captured by parallel, evenly spaced lines of the scanning system. The resulting signal represents the profile intensity of the image. Then the signal is processed in the detection circuit and the result is a binary signal, by which the detected image is very precisely defined. The output signal from the detector, which consists only of pulses from the detected patterns, is also sent to the computer, where they are immediately derived from the signal of the measured porosity of the tested wire and recorded on the reading device of the computer. During the measurement, the polished longitudinal sections of the specimen from the test wire are placed on a special pedestal and inserted into the specimen holder in a microscope. After focusing, 15 shots are taken to determine the average.

V tab. 1 jsou uvedeny změřené hodnoty pevnosti a pórovitosti tenkých drátů vyrobených z ocele legované hliníkem. Dráty, v nichž bylo 1 hmotnostní % hliníku, byly vyrobeny vysokorychlostním litím v zařízení podle vynálezu, a to rychlostí vyšší, než jaké se dosud dosahovalo. Drát pro srovnání zkoušených hodnot byl výroben ve známém zařízení při maximálně přípustných rychlostech vytlačování.In tab. 1 shows the measured values of strength and porosity of thin wires made of aluminum alloyed steel. The wires, in which 1% by weight of aluminum, were produced by high-speed casting in the apparatus according to the invention, at a speed higher than that previously achieved. The wire for comparing the test values was manufactured in a known apparatus at the maximum permissible extrusion speeds.

Rychlost vytlačování drátu m/minWire extrusion speed m / min

Tabulka ITable I

PevnostStrength

MPaMPa

Pórovitost objemové %Porosity vol%

1,65731,6573

1,82401,8240

1,70641,7064

1,68671,6867

396 až 427 — srovnávaného396 to 427 - compared

914 |914 |

1067 } podle vynálezu1067} according to the invention

1135 I1135 I

Podobné zkoušky byly provedeny s dráty z ocele legované křemíkem a vyrobenými při různých rychlostech. Tenké dráty z ocele legované křemíkem, jehož bylo v oceli 0,5 %| hmot., byly vyrobeny způsobem podle vynálezu rychlostmi přesahujícími rychlosti dříve dosažitelné. V tab. II jsou změřené hodnoty drátů z ocele legované křemíkem spolu s hodnotami naměřenými u drátu vyrobeného pro srovnání známým postupem na známém zařízení při maximálně přípustné rychlosti vytlačování.Similar tests were performed with silicon alloyed steel wires produced at different speeds. Thin wires of silicon - alloyed steel of 0,5% in steel % by weight were produced by the process according to the invention at speeds exceeding those previously achievable. In tab. II are the measured values of the silicon alloyed steel wires together with the values measured for the wire produced for comparison by a known process on a known device at the maximum allowable extrusion rate.

0,100.10

0,060.06

0,050.05

0,040.04

Tabulka IITable II

Rychlost vytlačování Pórovitost drátu objemová % m/minExtrusion speed Wire porosity% m / min

411 — srovnávaného 0,110411 - compared 0,110

762 0,025762 0.025

853 0,010853 0.010

975 — podle příkladu 0,006975 - according to example 0.006

1116 0,0031116 0,003

Způsob výroby drátu podle vynálezu a zařízení k jeho provádění lze použít i při výrobě drátů z jiných kovů a slitin než z oceli legované hliníkem nebo křemíkem podle vynálezu.The method of making the wire according to the invention and the apparatus for making it can also be used in the production of wires of metals and alloys other than the steel alloyed with aluminum or silicon according to the invention.

Claims (4)

1. Drát z legované ocele o malém průměru do 0,8 mm, s velkou pevností v tahu a s pórovitosti nejvýše 0,06 % objemových, vyrobený vysokorychlostním litím, vyznačující se tím, že je vyroben z ocele legované hliníkem v množství 0,3 až 5,0 % hmotnostních nebo křemíkem v množství 0,5 až 6,0 procent hmotnostních.1. Alloy steel wire of small diameter up to 0,8 mm, of high tensile strength and of porosity not exceeding 0,06% by volume, made by high-speed casting, characterized in that it is made of aluminum alloyed steel in an amount of 0,3 to 5.0% by weight or silicon in an amount of 0.5 to 6.0% by weight. 2. Způsob výroby drátu podle bodu 1 vysokorychlostním litím tenkého proudu roztavené legované ocele výtlačným otvorem licího zařízení do plynného prostředí, vyznačující se tím, že se tenký proud roztavené legované ocele vytlačuje postupně do pásma stlačeného útlumového plynu, tvořeVYNALEZU ného inertním plynqm, například argonem nebo heliem nebo jeho směsí s kysličníkem uhelnatým, odtud se vytlačuje rychlostí 12,16 až 18,83 m. s^-·¹ do pásma okysličujícího stabilizačního plynu, tvořeného například kysličníkem uhelnatým nebo vzduchem, a nakonec se vytlačuje do chladicího pásma, tvořeného přídavným okysličujícím plynem, například kysličníkem uhelnatým nebo jeho směsí s inertním plynem.2. A process for producing a wire according to claim 1 by high-speed casting of a molten alloy steel thin stream through a die orifice into a gaseous medium, characterized in that the molten alloy steel thin stream is extruded successively into a compressed attenuation gas zone formed by an inert gas, e.g. helium or a mixture thereof with carbon monoxide, from there it is extruded at a speed of 12.16 to 18.83 m. s ^{- 1} into a zone of oxidizing stabilizing gas, such as carbon monoxide or air, and finally extruded into a cooling zone formed by an additional oxidizing gas , for example, carbon monoxide or mixtures thereof with an inert gas. 3. Výtlačné ústrojí licího zařízení k provádění způsobu výroby drátu podle bodu 2, kde ve dnu licího zařízení je výtlačný otvor, vyznačující se tím, že se skládá ze tří desek (12, 14, 17) stohovitě uspořádaných pod se207301 bou, kde ve středu první desky (12) je výtlačný otvor (13), s ním souose je ve středu druhé desky (14) vytvořen otvor (15), který má tvar trysky se vstupní sbíhavou částí (28), s následujícím zúženým hrdlem (29) a s výstupní rozbíhavou částí (30) o úhlu rozbíhavosti 4 až 12°, a ve středu třetí desky (17) je otvor (18) souosý s výtlačným otvorem (13) a otvorem (15) v druhé desce (14) a stěny v otvoru (18) v třetí desce (17) ss sbíhají ve směru jeho vyústění pod úhlem 7 až 20°, přičemž první deska (12) a druhá deska (14) vzájemně mezi sebou vymezují uzavřenou první komoru (16), do které ústí otvorem v druhé desce (14) přívodní potrubí (23) stlačeného útlumového plynu, druhá deska (14) a třetí deska (17) vzájemně mezi sebou vymezují uzavřenou druhou komoru (19), do které ústí otvorem ve třetí desce (17) přívodní potrubí (24) okysličujícího stabilizačního plynu.3. A die-casting apparatus for carrying out a method for producing a wire according to item 2, wherein the die-bottom of the die-making apparatus is characterized in that it consists of three plates (12, 14, 17) stacked under the spoke. of the first plate (12) is a discharge opening (13), with which an orifice (15) is formed coaxially in the center of the second plate (14), having the shape of a nozzle with an inlet converging part (28), followed by a tapered throat (29) and outlet a diverging portion (30) having a divergence angle of 4 to 12 °, and in the center of the third plate (17), the orifice (18) is coaxial with the discharge orifice (13) and the orifice (15) in the second plate (14) and wall in the orifice (18) ) in the third plate (17) of the DCs converge in the direction of its outlet at an angle of 7 to 20 °, wherein the first plate (12) and the second plate (14) mutually define a closed first chamber (16) into which it opens through an opening in the second plate (14) supply line (23) of compressed attenuation the second plate (14) and the third plate (17) define a closed second chamber (19) therebetween into which an inlet conduit (24) of the oxidizing stabilizing gas flows through an opening in the third plate (17). 4. Výtlačné ústrojí podle bodu 3, vyznačující se tím, že délka otvoru (15) v druhé desce (14) je 5 až lOOkrát větší než průměr výstupu výtlačného otvoru (13) v první desce (12) a průměr vstupní sbíhavé části (28) otvoru (15) v druhé desce (14) je shodný s průměrem výstupu výtlačného otvoru (13), poměr průměru výstupu výtlačného otvoru (13) k průměru zúženého hrdla (29) otvoru (15) v druhé desce (14) je 1,1 : 1,0 až 1,5 ku 1,0 a úhel rozbíhavosti výstupní rozbíhavé části (30) otvoru (15) v druhé desce (14) je v rozmezí 6 až 8° a stěny v otvoru (18) v třetí desce (17) se sbíhají ve směru jeho vyústění pod úhlem 10 až 15'’.4. The dispensing apparatus of claim 3, wherein the length of the opening (15) in the second plate (14) is 5 to 100 times greater than the diameter of the outlet of the discharge opening (13) in the first plate (12) and the diameter of the inlet converging portion. the opening (15) in the second plate (14) is equal to the diameter of the outlet of the discharge opening (13), the ratio of the diameter of the outlet of the discharge opening (13) to the diameter of the tapered throat (29) 1: 1.0 to 1.5 to 1.0 and the divergence angle of the exit diverging portion (30) of the opening (15) in the second plate (14) is in the range of 6-8 ° and the wall in the opening (18) in the third plate ( 17) converge in the direction of its outlet at an angle of 10 to 15 ".