DE1921721A1 - Process for the production of metallic wires and device for carrying out the process - Google Patents

Description

Der Patentanwait D₁Pl-InG. VV. Beyer Frankfurt/main Dipl .-Wirtsch. -Ing. B. Jochem freiherr-vom.stein-strasseibThe patent applicant D ₁ Pl-InG. VV. Beyer Frankfurt / main Dipl.-Wirtsch. -Ing. B. Jochem Freiherr-vom.stein-strasseib

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Verfahren zur Herstellung metallischer Drähte und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Process for the production of metallic wires and device for implementation of the procedure.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung metallischer Drähte, Fäden, Fasern u.dgl. durch Extrudieren eines Strahles aus einer Metallschmelze und Abkühlung des Strahles bis zur Verfestigung.The invention relates to a method for producing metallic wires, threads, fibers and the like by extruding a Beam from a metal melt and cooling the beam until solidification.

Das kontinuierliche Gießen von Metallfasern ohne Gußform, wobei die Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls dessen Form bis zur Verfestigung zusammenhalt, ist kürzlich unter der Bezeichnung "Düsenspinnverfahren" (jet spinning) bekanntgeworden. Bei diesem Verfahren wird beispielsweise geschmolzenes Metall durch eine öffnung oder Düse extrudiert, so daß ein Strahl entsteht. Dieser wird durch ein abschreckendes und kühlendes Medium geleitet, bis er sich zu einem Faden verfestigt hat.The continuous casting of metal fibers without a mold, whereby the surface tension of the molten metal whose shape holds together until solidification is recently known as "jet spinning" known. In this process, for example, molten metal is extruded through an opening or nozzle, so that a ray arises. This is passed through a deterrent and cooling medium until it becomes a thread has solidified.

Indem man auf die Herstellung von Drähten oder Fasern mit symmetrischem Querschnitt aus einer Schmelze abstellt, läßt sich sagen, daß die bisher bekannten Herstellungsverfahren Beschränkungen unterworfen waren, welche resultiertenBy focusing on the production of wires or fibers with a symmetrical cross-section from a melt, can say that the previously known manufacturing processes were subject to limitations which resulted

1) aus der gegenseitigen Abhängigkeit der Weberzahl, der Schmelzwärme des Metalls und dem Wärmeinhalt der Schmelze,1) from the mutual dependence of the Weber number, the heat of fusion of the metal and the heat content of the melt,

2) der gegenseitigen Abhängigkeit zwischen der Strahlgeschwindigkeit und der Abkühlung im Kühlmedium, und 3) der zulässigen Turbulenz im Kühlmedium.2) the interdependence between the jet speed and the cooling in the cooling medium, and 3) the permissible turbulence in the cooling medium.

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Um die vorstehend genannten begrenzenden Einflußfaktoren in ihrer Wirkung auf das Düsenspinnverfahren besser verstehen zu können, sei nachfolgend beispielhaft auf die Verhältnisse bei Gußeisen, einem Material mit extrem hoher Oberflächenspannung und normalen Werten der spezifischen Wärme und der Schmelzwärme eingegangen. Obgleich sich die Oberflächenspannung bisher nicht mit letzter Sicherheit ermitteln ließ, nimmt man allgemein bei Luft als umgebende Atmosphäre 1000 dyn/cm an. Wenn nun geschmolzenes Gußeisen (1° überhitzt) kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von weniger als 1,5 m/Sek. aus einer strömungsgünstig geformten runden Düse austritt, liegt diejenige Stelle, an welcher der Strahl abreißt (der Rayleigh'sche Abreißpunkt) innerhalb von 15 cm hinter der Düse. Um aus dem Strahl einen endlosen Draht zu erhalten, müßte also die Wärmeübertragung zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Kühlmedium und entsprechend die Abkühlungsgeschwindigkeit so groß sein, daß der Übergang ■-in den festen Zustand bereits vorher stattgefunden hat. Wählt man die Austrittsgeschwindigkeit des Strahles mit ungefähr 6 m/Sek., so rückt der Abreißpunkt auf ungefähr 60 cm hinter der Düse hinaus. Bei noch größerer Austrittsgeschwindigkeit, beispielsweise 12 m/Sek.) erhält man einen noch größeren Abstand des Abreißpunktes des Strahles von der Düse, hier z.B. 1,2m. Daß es bei "Verwendung von Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von unterhalb 50% stets zum Abreißen des Strahles kommen wird, geht daraus hervor, daß die Verfestigung eines Strahles- schmelzflüssigen Gußeisens bei einer Geschwindigkeit von 1,5m/Sek. erst nach ungefähr 75cm, bei einer Geschwindigkeit von 6 m/Sek. nach 3m und bei einer Geschwindigkeit von 12 m/Sek. nach 6m eintritt. Ein unter den genannten Bedingungen arbeitendes Verfahren liefert also nur ein Produkt in Form von Puder oder Schrot,aber keinen Draht. In order to be able to better understand the above-mentioned limiting influencing factors in their effect on the nozzle spinning process, the relationships in cast iron, a material with extremely high surface tension and normal values of the specific heat and the heat of fusion, will be discussed below by way of example. Although the surface tension has not yet been determined with absolute certainty, it is generally assumed that the surrounding atmosphere is 1000 dynes / cm. If now molten cast iron (1 ° overheated) continuously at a speed of less than 1.5 m / sec. exits a streamlined, round nozzle, the point at which the jet breaks off (the Rayleigh break-off point) is within 15 cm behind the nozzle. In order to obtain an endless wire from the beam, the heat transfer between the molten metal and the cooling medium and accordingly the cooling rate would have to be so great that the transition to the solid state had already taken place beforehand. If you choose the exit speed of the jet at about 6 m / sec., The tear-off point moves to about 60 cm behind the nozzle. At an even greater exit speed, for example 12 m / sec.), The distance between the tear-off point of the jet and the nozzle is even greater, here, for example, 1.2 m. The fact that when using air with a relative humidity of less than 50% the jet will always break off can be seen from the fact that the solidification of a molten cast iron at a speed of 1.5 m / sec. Only takes about 75 cm, occurs at a speed of 6 m / sec after 3 m and at a speed of 12 m / sec after 6 m. A process operating under the conditions mentioned thus only delivers a product in the form of powder or shot, but no wire.

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Um eine schnellere Verfestigung eines Stromes oder Strahles schmelzflüssigen Metalls zu erreichen, könnte man nun versuchen, die Abkühlbedingungen in der gewünschten Richtung zu beeinflussen. So kann z.B. die Nusseltzahl, eine dem Wärmeübertragungskoeffizienten nahestehende dimensionslose Größe, durch eine Luftströmung quer zur Achse des Strahles vergrößert werden. Praktisch ließe sich dies verwirklichen, indem man den Strahl im Winkel zur Richtung der Schwerkraft aus der Düse austreten läßt oder indem ein Gebläse an einer geeigneten Stelle der Bahn des Strahles angebracht wird, welches einen Gasstrom quer zur Richtung des Strahles erzeugt. In order to achieve a faster solidification of a stream or jet of molten metal, one could now try to influence the cooling conditions in the desired direction. For example, the Nusselt number, one of the heat transfer coefficients closely related dimensionless quantity, enlarged by a flow of air transverse to the axis of the jet will. In practice, this could be done by placing the beam at an angle to the direction of gravity can exit the nozzle or by attaching a blower to a suitable point along the path of the jet, which generates a gas flow transverse to the direction of the jet.

Eine weitere Annäherungsmöglichkeit an eine technische Lösung des gestellten Problems bestünde darin, mit einem Kühlmedium zu arbeiten, welches die Oberflächenspannung des Metalls drastisch verringert. Dies könnte theoretisch wiederum auf zwei verschiedenen Wegen versucht werden. Erstens könnte man an ein Medium&enken, welches eine nicht in dem Metall lösbare Oberflächenkomponente desselben bildet, die für sich eine größere Formstabilität als der Metallstrahl aufweist. In diesem Fall wirkt die Oberflächenkomponente wie eine Hülle oder eine Leitung, die dem Strahl solange seine Form erhält, bis sich das Metall verfestigt hat. Als Alternative käme ein Medium infrage, durch welches ein adsorbierter Film gebildet wird, der die Oberflächenspannung soweit herabsetzt, daß der Abreißpunkt bis jenseits des Verfestigungspunktes hinausrückt. Im übrigen sei angemerkt, daß man noch eine dritte Art Kühlmedium in Betracht ziehen könnte, welches zur Bildung eines Films und/oder zur Aufnahme einer Oberflächenkomponente führt, und wobei zwar die Oberflächenspannung nicht so stark reduziert bzw. eine nicht in demselben Maße formbeständige äußere Hülle für den Strahl gebildet wird, jedoch die Verfestigung des schmelzflüssigen Materials dadurch begünstigt wird, daß die Oberflächenreak-Another possible approach to a technical solution to the problem posed would be to use a cooling medium to work, which drastically reduces the surface tension of the metal. This could theoretically turn on two different ways can be tried. First, one could think of a medium which is not soluble in the metal Surface component of the same forms, which for itself has a greater dimensional stability than the metal beam. In In this case the surface component acts like a shell or a conduit, which keeps the beam its shape as long as until the metal has solidified. As an alternative, a medium through which an adsorbed film could be used is formed, which lowers the surface tension so far that the tear-off point beyond the solidification point moves out. In addition, it should be noted that a third type of cooling medium could be considered, which leads to the formation of a film and / or to the inclusion of a surface component, namely the surface tension not so greatly reduced or an outer shell that is not dimensionally stable to the same extent for the jet is formed is, however, the solidification of the molten material is favored by the fact that the surface reaction

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tion endothermisch verläuft, dem Metallstrahl also Wärme entzieht und eine beschleunigte Abkühlung zur Folge hat. Die vorstehenden Verfahren sind sogar denkbar, wenn die Oberflächenkomponente in dem geschmolzenen Metall lösbar ist.tion is endothermic, i.e. it extracts heat from the metal beam and results in accelerated cooling. The above methods are even conceivable if the surface component is soluble in the molten metal.

Eine weitere Verbesserung der hier in Rede stehenden Herstellungsverfahren ergibt sich bei Verwendung anderer Kühlmittel als Luft mit besseren Abschreckeigenschaften. Ein Blick in die Literatur zeigt, daß sich die relative Wärmeleitfähigkeit verschiedener Gase nur geringfügig unterscheidet, wo hingegen sich ein geeignetes Kühlmedium in dieser Eigenschaft um wenigstens eine Größenordnung von Luft abheben müßte. Der Ersatz eines Gases durch ein anderes führt also nicht weiter. Vorteilhafter wären dagegen andere Kühlmittel, wie z.B. gekühlte Salzlösungen, mit deren Hilfe sich eine äußerst wirksame Abschreckung des zu kühlenden Materials erzielen läßt. Leider tritt hier jedoch ein anderer Nachteil auf, der darin besteht, daß die Trägheit einer Flüssigkeit, wie etwa Wasser, für den gewünschten Zweck zu groß ist. Ein mit großer Geschwindigkeit in die Flüssigkeit extrudierter Strahl geschmolzenen Metalls wird schon beim Auftreffen auf die Flüssigkeitsoberfläche auseinanderspritzen, so daß kein Draht oder Faden zustande kommen kann. Aus diesem Grunde sind Flüssigkeiten als kühlendes und abschreckendes Medium nur sehr begrenzt brauchbar.A further improvement of the manufacturing process in question here results in the use of coolants other than air with better quenching properties. A A look at the literature shows that the relative thermal conductivity of different gases differs only slightly, where, however, a suitable cooling medium in this property is at least an order of magnitude of air would have to take off. Replacing one gas with another does not help. On the other hand, other coolants, such as chilled salt solutions, would be more advantageous can achieve an extremely effective quenching of the material to be cooled. Unfortunately, there is another disadvantage here which consists in the inertia of a liquid such as water being too great for the desired purpose. A A stream of molten metal extruded into the liquid at high speed is already at the point of impact spray the surface of the liquid apart so that no wire or thread can come through. For this reason Liquids can only be used to a very limited extent as a cooling and deterrent medium.

Gemäß der Erfindung wird das erörterte Problem, eine sehr schnelle Abkühlung und Verfestigung eines Strahles schmelzflüssigen Metalls zu erreichen, dadurch gelöst, daß die Abkühlung in einer Umgebung, die ein Aerosol enthält, stattfindet. Ein solches infrage kommendes Aerosol ist z.B. ein Nebel, der aus sehr fein und gleichmäßig in einem Gas verteilten Wassertröpfchen besteht. Der Gebrauch eines Kühl-According to the invention, the problem discussed, a very rapid cooling and solidification of a jet becomes molten To achieve metal, solved in that the cooling in an environment that contains an aerosol takes place. Such a possible aerosol is, for example, a mist that is very finely and evenly distributed in a gas Water droplets. The use of a cooling

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mittels in Form eines Aerosols gibt die Möglichkeit, die sehr guten Kühleigenschaften dieses Stoffes, z.B. einer Flüssigkeit, auszunutzen, ohne daß die Trägheitseigenschaften zum Zersprühen des Strahles geschmolzenen Metalls führen. Die kühlende bzw. abschreckende Wirkung des Aerosols auf den Flüssigkeitsstrahl läßt sich wie folgt erklären: Wenn ein Teilchen oder Tröpfchen des Aerosols in Berührung mit dem geschmolzenen Metall kommt, wird dieses erhitzt und in den gasförmigen Zustand verdampft. Die Verdampfung swärme wird der Umgebung entzogen. Die Abkühlung, die ein bestimmtes Volumen demnach erfährt, ist eine Funktion der in der Zeiteinheit innerhalb dieses Volumens verdampften Tröpfchen. Der Kühleffekt ist direkt proportional der Anzahl der Tröpfchen in dem Volumen. Die Dichte der Teilchen bzw. Tröpfchen hängt natürlich von deren Art und Herstellung ab. Es versteht sich, daß es nicht nötig ist, daß die Tröpfchen direkt mit dem Strahl geschmolzenen Materials in Berührung kommen, um durch den Entzug von Verdampfungswärme eine Abkühlung zu erzielen. Auch die von dem heißen Material abgestrahlte Wärme führt zum Verdampfen der Tröpfchen. Die Entfernung, über welche die Wärmestrahlung wirksam ist, ist wiederum eine Funktion der Art des Aerosols.means in the form of an aerosol gives the opportunity to use the very good cooling properties of this substance, e.g. a Liquid, without sacrificing the properties of inertia for atomizing the stream of molten metal to lead. The cooling or deterrent effect of the aerosol on the liquid jet can be explained as follows: When a particle or droplet of the aerosol comes in contact with the molten metal, it will heated and evaporated into the gaseous state. The heat of evaporation is withdrawn from the environment. The cooling, that a certain volume experiences is a function of the amount of time evaporated within this volume Droplet. The cooling effect is directly proportional to the number of droplets in the volume. The density of Particles or droplets naturally depend on their type and manufacture. It goes without saying that it is not necessary that the droplets come into direct contact with the jet of molten material, in order to achieve the withdrawal of Heat of evaporation to achieve a cooling. The heat radiated from the hot material also leads to evaporation of the droplets. The distance over which the thermal radiation is effective is in turn a function of the type of aerosol.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung strömt das Aerosol kontinuierlich im Kreis. Dabei ist es zweckmäßig, die Strömungsrichtung des Aerosols auch den Strahl des geschmolzenen Materials kreuzen zu lassen, wodurch die Turbulenz im Kühlmedium vergrößert wird und dadurch der Wärmeübertragungskoeffizient ansteigt.In a preferred embodiment of the invention, the aerosol flows continuously in a circle. It is useful to use the The direction of flow of the aerosol also allows the jet of molten material to cross, creating turbulence is increased in the cooling medium and thereby the heat transfer coefficient increases.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise ausgeführt mit Hilfe einer Vorrichtung, die aus einem das Aerosol enthaltenden Kühlgefäß besteht, welches sich aus einem obenThe method according to the invention is preferably carried out with the aid of a device consisting of a device containing the aerosol Consists of a cooling vessel, which consists of a top

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und unten offenen, geraden Rohr sowie einem daran mit beiden freien Schenkelenden angeschlossenen U-Rohr zusammensetzt. Der schmelzflüssige Strahl wird dabei durch das gerade Rohr hindurchgeführt, während der Strömungskreislauf des Aerosols durch das U-Rohr und den zwischen den Anschlußstellen befindlichen Teil des geraden Rohres zweckmäßigerweise in der Richtung erfolgt, daß die Strömung in dem Steg des U-Rohres entgegen der Strahlrichtung und in dem geraden Rohr in Strahlrichtung erfolgt. Die kreisförmige Strömung des Aerosols wird dabei in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung durch den ständigen Zustrom durch wenigstens eine am U-Rohr angebrachte Auslaßdüse eines Aerosol-Vergasers aufrecht erhalten«. Die Erfindung kann aber auch noch dadurch fortgebildet werden, daß eine weitere Auslaßdüse eines Vergasers auf der der unteren Anschlußstelle des U-Rohres gegenüberliegenden Wand des geraden Rohres derart angebracht wird, daß sie in Quer-, richtung zum Strahl in den unteren U-Rohrschenkel hinein gerichtet ist.and straight pipe open at the bottom and one with both free leg ends connected U-tube composed. The molten jet is going through the straight pipe passed through during the flow cycle of the aerosol expediently in the direction through the U-tube and the part of the straight tube located between the connection points occurs that the flow in the web of the U-tube against the direction of the jet and in the straight tube in the direction of the jet he follows. The circular flow of the aerosol is carried out in a preferred embodiment of the invention maintain the constant flow through at least one outlet nozzle of an aerosol carburetor attached to the U-tube «. The invention can also be further developed in that a further outlet nozzle of a carburetor on the lower connection point of the U-tube opposite wall of the straight tube is attached in such a way that it is in transverse, is directed towards the beam in the lower U-tube leg.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt in schematischer Darstellung einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durch- . führung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing. the single figure shows a schematic representation of a vertical section through a device for through. implementation of the method according to the invention.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dient ein Ofen 10 zur Herstellung einer Schmelze des zu vergießenden Metalls in einem Tiegel 12 mit einer unteren Auslaßöffnung bzw. Düse Durch die letztere wird ein ununterbrochener Strahl 16 des flüssigen Metalls extrudiert. Der Ofen 10 kann von herkömmlicher Konstruktion sein und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden. Der extrudierte Strahl 16 flüssigen Metalls durchläuft eine in ihrer Gesamtheit mit 18 bezeichnete Abschreck- und Kühlvorrichtung, wobei er zu einemIn the embodiment shown, a furnace 10 is used to produce a melt of the metal to be cast in FIG a crucible 12 with a lower outlet opening or nozzle extruded liquid metal. The furnace 10 can be of conventional construction and need not be described in further detail here to become. The extruded jet 16 of liquid metal passes through one designated by 18 in its entirety Quenching and cooling device, becoming one

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Draht oder Faden verfestigt wird. Die restliche Abkühlung erfolgt innerhalb eines mit einer Flüssigkeit 22, z.B. Wasser gefüllten Behälters 20.Wire or thread is solidified. The rest of the cooling takes place within a container 20 filled with a liquid 22, e.g.

Die Abschreck- und Kühlvorrichtung 18 besteht aus einem geraden Rohr oder einer Rohre 24, durch welche der Strahl 16 geleitet ist, und einem dazu im wesentlichen parallel geführten Rohr 26. Ein Verbindungsrohr 28 ist oben an das Rohr 26 angeschlossen und mündet in einer oberen Seitenöffnung des geraden Rohres 24. In entsprechender Weise ist auch das untere Ende des Rohres 26 durch ein Verbindungsrohr 30 mit dem geraden Rohr 24 verbunden.The quenching and cooling device 18 consists of a straight pipe or a pipe 24 through which the jet 16 is conducted, and a pipe 26 which is guided essentially parallel to it. A connecting pipe 28 is connected to the top of the Tube 26 is connected and opens into an upper side opening of the straight tube 24. In a corresponding manner is also the lower end of the pipe 26 is connected to the straight pipe 24 by a connecting pipe 30.

Das erfindungsgemäß in Form eines Aerosols gebrauchte Kühlmittel wird im Beispielsfall von zwei Vergasern 32 und 34 geliefert. Beide sind einzeln einerseits an einen Flüssigkeit svorrat und andererseits an eine Druckgasquelle (beides nicht gezeigt) angeschlossen. Als flüssiges Dispersum kann beispielsweise Wasser dienen und als gasförmiges Dispersionsmittel Preßluft, jedoch kommen auch andere Aerosole in Betracht. Als Vergaser reicht eine Bauart der Spraying Systems Company in Belville, Illinois aus, womit sich Tröpfchen oder Teilchen von 10 bis 50 Mikron herstellen lassen.The coolant used according to the invention in the form of an aerosol is provided by two carburetors 32 and 34 in the example delivered. Both are individually on the one hand to a liquid supply and on the other hand to a pressurized gas source (both not shown) connected. For example, water can serve as the liquid dispersum and as a gaseous dispersion medium Compressed air, but other aerosols can also be used. One type of spraying system is sufficient as a carburetor Company in Belville, Illinois, which can produce droplets or particles from 10 to 50 microns.

Wie gezeigt, ist der Vergaser 32 an der Verbindungsstelle zwischen dem Rohr 26 und dem oberen Verbindungsrohr 28 auf der gegenüberliegenden Seite der oberen öffnung in der Seitenwand des geraden Rohres 24 angebracht, während der Vergaser 34 in der Wand des geraden Rohres 24 gegenüber der öffnung zum Verbindungsrohr 30 befestigt ist. Das vom Vergaser 32 versprühte Aerosol durchströmt das Rohr 28 und kreuzt dann die Bahn des Strahles 16 des flüssigen Metalls. Die sich kreuzenden Bewegungsrichtungen des Strahles und desAs shown, the carburetor 32 is at the junction between the tube 26 and the upper connecting tube 28 on the opposite side of the upper opening in the Side wall of the straight tube 24 attached, while the carburetor 34 in the wall of the straight tube 24 opposite the opening to the connecting pipe 30 is attached. That from Aerosol sprayed from the carburetor 32 flows through the tube 28 and then crosses the path of the jet 16 of the liquid metal. The intersecting directions of movement of the beam and the

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Aerosols führen zur Turbulenz innerhalb des letzteren, wodurch der Wärmeübertragungskoeffizient im Turbulenzbereich erhöhrt wird. Auch das vom Vergaser 34 versprühte Aerpsol kreuzt die Bahn des Strahles 16, und die dabei hervorgerufene Turbulenz hat einen örtlich erhöhten Wärmeübertragungskoeffizienten zur Folge. Die Auslaßdüse des Vergasers 32 soll vorzugsweise verhältnismäßig kleine Flüssigkeitetröpfchen erzeugen, wo/hingegen das vom Vergaser 34 gelieferte Aerosol, welches auf den Strahl 16 bereits im fortgeschrittenen Abkühlstadium trifft, größere Flüssigkeitströpfchen aufweisen kann. Durch das ständige Einsprühen von Aerosol in der angegebenen Rich-0| tung wird ein kontinuierlicher Kreislauf der Aerosolströmung aufrechterhalten. Dabei ist die Strömungsrichtung im -Hauptrohr 24, wie durch Pfeile angedeutet, gleich der Strahlrichtung. Man hätte natürlich auch daran denken können, etwas wirkungsvoller im Gegenstrom zu kühlen, dies hätte jedoch im vorliegenden Fall auch dazu geführt, daß ein Teil des Aerosols im Bereich der Düse 14 zu entströmen trachtete. Hier braucht man jedoch eine hohe Temperatur, um das ungehinderte Auspressen des Strahles nicht zu gefährden.Aerosols lead to turbulence within the latter, causing the heat transfer coefficient is increased in the turbulence area. The aerpsol sprayed by the carburetor 34 also crosses them Path of the jet 16, and the resulting turbulence has a locally increased heat transfer coefficient Episode. The outlet nozzle of the gasifier 32 should preferably produce relatively small liquid droplets, whereas / on the other hand the aerosol supplied by the carburetor 34, which is already applied to the jet 16 in the advanced cooling stage meets, may have larger liquid droplets. By constantly spraying aerosol in the specified Rich-0 | a continuous cycle of the aerosol flow is maintained. The direction of flow is in the main pipe 24, as indicated by arrows, is the same as the direction of the beam. Of course you could have thought of it, something to cool more effectively in countercurrent, but in the present case this would also have resulted in part of the aerosol tended to flow out in the area of the nozzle 14. here However, you need a high temperature in order not to endanger the unhindered ejection of the jet.

Der Flüssigkeitsbehälter 20 unterhalb des Rohres 24 ist nicht unbedingt notwendig,aber vorteilhaft. Wenn z.B. als Aerosol ein Nebel, d.h. die Feinverteilung von Flüssigkeitströpfchen ™ in einem Gas, dient, findet an der Wand des Rohres 24 ein Niederschlag statt, und es würde Wasser auf den Boden tropfen, wenn man nicht den Behälter 20 vorsähe. Darüber hinaus kann die Flüssigkeit in dem Behälter 20 dazu gebraucht werden, die notwendige Abschreckung zu vollenden, wenn innerhalb des Rohres 24 vorher nur die Oberfläche des Strahles 16 abgeschreckt und verfestigt worden ist. Schließlich wurde festgestellt, daß der Behälter 20 mit der Flüssigkeit 22 am unteren Ende des Rohres 24 eine Hilfe bei der StabilisierungThe liquid container 20 below the tube 24 is not absolutely necessary, but advantageous. For example, if the aerosol is a mist, i.e. the fine distribution of liquid droplets ™ in a gas, a precipitation takes place on the wall of the pipe 24 and water would drip onto the floor, if the container 20 were not provided. In addition, the liquid in the container 20 can be used to to complete the necessary quenching if only the surface of the jet 16 was quenched within the tube 24 beforehand and has been solidified. Eventually it was found that the container 20 with the liquid 22 am lower end of the tube 24 an aid in stabilization

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des Strömungskreislaufs des Aerosols darstellt.represents the flow cycle of the aerosol.

Wie bereits oben ausgeführt, entsteht der Kühleffekt durch das Aerosol dadurch, daß entweder Tröpfchen unmittelbar mit dem Strahl 16 in Berührung kommen, verdampfen und der Umgebung Verdampfungswärme entziehen, oder dadurch, daß die Verdampfung unter dem Einfluß der Wärmestrahlung des heißen Strahles 16 zustande kommt. Wenn man beispielsweise annimmt, daß die Wirkung der Wärmestrahlung über einen Abstand von 1,3cm spürbar ist, dann bedeutet dies, daß der Kühleffekt pro Längeneinheit des Kühlrohres und pro Zeiteinheit im Falle eines Rohres von ca. 2,6cm Durchmesser um drei Größen-Ordnungen verstärkt wird (unter Zugrundelegung der Annahme idea^kubischer Verteilung der Tröpfchen). Daraus resultiert, daß ein Strahl geschmolzenen Metalls in einem Kühlgefäß, welches erfindungsgemäß ein Aerosol enthält, längs seiner gesamten Bahn einer sehr intensiven Kühlung unterworfen ist. Bei der als Ausführungsbeispiel beschriebenen Konstruktion tritt dazu noch die vorteilhafte Wirkung der sich kreuzenden Bewegungsrichtungen des Strahles und des Aerosols hinzu, so daß im Endergebnis der Strahl vor Erreichen des rechnerischen Abreißpunktes nach Bayleigh verfestigt ist.As already stated above, the cooling effect is created by the aerosol in that either droplets are directly involved come into contact with the beam 16, evaporate and remove the heat of evaporation from the surroundings, or by the fact that the Evaporation under the influence of the thermal radiation of the hot jet 16 comes about. For example, if one assumes that the effect of thermal radiation over a distance of 1.3cm is noticeable, then this means that the cooling effect per unit length of the cooling tube and per unit of time in Case of a pipe with a diameter of approx. 2.6 cm by three orders of magnitude is amplified (based on the assumption of an ideal cubic distribution of the droplets). This results, that a jet of molten metal in a cooling vessel, which according to the invention contains an aerosol, along it entire web is subjected to very intensive cooling. In the construction described as an exemplary embodiment there is also the beneficial effect of the intersecting directions of movement of the jet and the aerosol, so that in the end result the beam is solidified before reaching the calculated break-off point according to Bayleigh.

Aerosole oder Nebel können natürlich auf verschiedene Weise hergestellt werden, z.B. durch Abkühlung mit Wasser übersättigter Gase, plötzliche Druckänderungen oder die bei dem Ausführungsbeispiel benutzte Methode der Zerstäubung. Das letztere Verfahren ist gegenüber den anderen vorzu-. ziehen, wenn kontinuierlich ein bestimmtes Volumen Aerosol pro Zeiteinheit erforderlich ist und ein hoher Dispersionsgrad erreicht werden soll. Aerosols or mists can of course be produced in different ways, e.g. by cooling supersaturated with water Gases, sudden changes in pressure or the atomization method used in the exemplary embodiment. The latter procedure is preferable to the others. when continuously pulling a certain volume of aerosol per unit of time is required and a high degree of dispersion is to be achieved.

Das Aerosol muß nicht notwendigerweise Wasser als Dispersum enthalten, sondern kann auch mithilfe eines in dieser FormThe aerosol does not necessarily have to contain water as a dispersum, but can also use one in this form

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darstellbaren Stoffes hergestellt sein. Wenn z.B. Wasser im Einzelfall zu einer Erhöhung der Oberflächenspannung des Metalls führt, dann wird der Vorteil einer großen Abkühlungsgeschwindigkeit zum Teil dadurch wieder abgebaut, daß infolge der höheren Oberflächenspannung der Abreißpunkt des Strahles näher an dessen Austrittsdüse rückt. Je nach dem zu verarbeitenden Material wird man also auch das Aerosol wählen. Nur beispielhaft sei hier erwähnt, daß dafür außer Wasser auch solche unbrennbaren Stoffe wie Trichloräthylen und Freon infrage kommen, selbst brennbare Stoffe, wie z.B. Kohlenstoffdisulfid und öle, können benutzt werden, wenn das als Dispersionsmittel dienende Gas von nicht oxidierender Art ist. Schließlich sei angemerkt, daß auch Kunststoffe, beispielsweise Kunstharze, in Form von Aerosolen herstellbar sind.representable substance be produced. If, for example, water increases the surface tension of the Metal leads, then the advantage of a high cooling rate is partially reduced again that as a result Due to the higher surface tension, the tear-off point of the jet moves closer to its outlet nozzle. Depending on the one to be processed The aerosol will also be chosen as a material. Just as an example it should be mentioned here that besides water such non-flammable substances as trichlorethylene and freon come into question, even flammable substances, e.g. Carbon disulfide and oils can be used, though the gas serving as the dispersant is of a non-oxidizing type. Finally, it should be noted that plastics, for example synthetic resins, can be produced in the form of aerosols.

Bei Verwendung bestimmter Stoffe als Dispersum ist es möglich, je nach dem zu "verspinnenden" Metall gleichzeitig mehrere günstige Eigenschaften derselben auszunutzen. Wählt man z.B. als Kühlmedium ein Aerosol, bestehend aus dem "Rauch" eines organischen Polymers, so kann einerseits die Lösungswärme des beispielsweise Harzes für die Kühlung ausgenutzt werden, während zur gleichen Zeit dieses Harz auch einen Film um den Metallstrahl bildet, der, wie oben erwähnt, als eine stabilisierende Hülle wirkt. Bei Verwendung eines organischen Lösungsmittels braucht man die Verdampfungswärme für die Abkühlung, und darüber hinaus tritt die günstige Nebenwirkung auf, daß je nach Metall und Dispersum, die Oberflächenspannung des Metalls mehr oder minder stark herabgesetzt wird, so daß der Abreißpunkt des Strahles von dessen Austritt söffnung fortdrückt und eine längere Zeitspanne für die Verfestigung des flüssigen Metallstrahles zu einem Draht oder Faden- zur Verfügung steht.When using certain substances as a dispersum, it is possible depending on the metal to be "spun" several at the same time to exploit favorable properties of the same. For example, if you choose an aerosol as the cooling medium, consisting of the "smoke" of a organic polymer, on the one hand the heat of solution of the resin, for example, can be used for cooling, while at the same time this resin also forms a film around the metal beam, which, as mentioned above, acts as a stabilizing Shell works. When using an organic solvent, the heat of evaporation is required for cooling, and, moreover, there is the beneficial side effect that, depending on the metal and dispersum, the surface tension of the metal is reduced more or less so that the tear-off point of the beam from its exit opening and a longer period of time for the solidification of the liquid metal beam to form a wire or thread- is available.

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Claims (15)

AnsprücheExpectations 1. Verfahren zur Herstellung metallischer Drähte, Fäden, Fasern u.dgl. durch Extrudieren eines Strahles aus einer Metallschmelze und Abkühlung des Strahles bis zur Verfestigung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung in einer Umgebung, die ein Aerosol enthält, stattfindet.1. A process for producing metallic wires, threads, fibers and the like by extruding a beam from a Metal melting and cooling of the jet until solidification, characterized in that the cooling takes place in an environment containing an aerosol. 2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aerosol in einem kontinuierlichen Umlauf quer zur Strahlrichtung und entlang des Strahles (16) strömt.2. Procedure according to. Claim 1, characterized in that that the aerosol in a continuous circulation transverse to the direction of the jet and along the Beam (16) flows. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich an die Kühlung im Aerosol eine Kühlung in einer Flüssigkeit (22) anschließt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling in the Aerosol is followed by cooling in a liquid (22). 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet durch ein Kühlgefäß (24, 26, 28, 30), in dem sich ein Aerosol befindet. .4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3 »characterized by a cooling vessel (24, 26, 28, 30) in which an aerosol is located. . 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzei'chnet, daß an das Kühlgefäß (24 bis 30) Vergaser (32, 34) angeschlossen sind, die das Aerosol erzeugen und in das Kühlgefäß injizieren.5. Device according to claim 4, characterized in that that to the cooling vessel (24 to 30) carburetors (32, 34) are connected, which generate the aerosol and inject into the cooling vessel. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Kühlgefäß (24 - 30) ein kontinuierlicher Kreislauf des Aerosols aufrechterhalten ist.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized characterized in that a continuous circulation of the aerosol is maintained in the cooling vessel (24-30) is. B 5195/25Λ.1969 _009818/112A B 5195 / 25Λ.1969 _{009818 / 112A} 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Kühlgefäß (24 - 30) die Aerosol-Strömung auf einer Teilstrecke (24·) ihres Kreislaufs den Strahl (16) begleitet.7. Apparatus according to claim 6, characterized that in the cooling vessel (24-30) the aerosol flow on a section (24 ·) of its circuit accompanies the beam (16). 8. "Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Strahl (16) von einer Austrittsöffnung (14) des flüssigen Metalls im freien Fall in das Kühlgefäß (24 -* 30) gelangt und darin seine Bahn durch eine parallelgerichtete Aerosol-Strömung führt.8. "Device according to claim 6, characterized that the jet (16) from an outlet opening (14) of the liquid metal in free fall in the cooling vessel (24 - * 30) arrives and its path through it a parallel aerosol flow leads. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß zur Vergrößerung des Wärmeübertragungskoeffizienten zusätzlich eine Aerosol-Strömung quer zum fallenden Strahl (16) vorgesehen ist.9. Apparatus according to claim 8, characterized that to increase the heat transfer coefficient in addition an aerosol flow is provided transversely to the falling beam (16). 10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der kontinuierliche Kreislauf des Aerosols durch tangential gerichtete Auslaßdüsen der Vergaser (32, 34) erzeugt und aufrechterhalten ist.10. Apparatus according to claim 6, characterized that the continuous circulation of the aerosol through the tangentially directed outlet nozzles Carburetor (32, 34) is generated and maintained. 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichn e t , daß der Strahl (16 ) durch das Kühlgefäß (24- - 30) mit dem Aerosol hindurch in eine Kühlflüssigkeit (22) geleitet ist.11. The device according to one or more of the preceding claims, characterized e t that the jet (16) is passed through the cooling vessel (24-30) with the aerosol into a cooling liquid (22) is. 12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Kühlgefäß aus einem oben und unten offenen, geraden Rohr (24) sowie einem daran mit beiden freien Schenkelenden angeschlossenen U-Rohr (26 - 30) besteht, wobei der Strahl (16) durch das gerade Rohr (24-) hindurchgeführt ist und der Strömungskreislauf des Aerosols12. The device according to claim 6, characterized in that the cooling vessel consists of a top and straight tube (24) open at the bottom and a U-tube (26 - 30) connected to it with both free leg ends consists, the jet (16) being passed through the straight tube (24-) and the flow circuit of the aerosol B 3195/25.4-, 1969B 3195 / 25.4-, 1969 009818/1124009818/1124 durch das U-Rohr (26 bis 30) und den zwischen den Anschlußstellen befindlichen Teil des geraden Rohres (24) erfolgt.through the U-tube (26 to 30) and between the connection points located part of the straight tube (24) takes place. 13· "Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Auslaßdüse wenigstens eines Vergasers (32 oder 34) derart in das Kühlgefäß gerichtet ist, das sich im Steg (26) des U-Rohres eine Aerosol-Strömung entgegen der Strahlrichtung einstellt.13 · "Device according to claim 12, characterized that the outlet nozzle of at least one carburetor (32 or 34) is directed into the cooling vessel, which sets up an aerosol flow in the web (26) of the U-tube against the direction of the jet. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet , daß die Auslaßdüse eines Vergasers (34) auf der der-unteren Anschlußstelle des U-Rohres (26 - 30) gegenüberliegenden Wand des geraden Rohres (24) angebracht und in Querrichtung zum Strahl (16) in den unteren U-Rohrschenkel (30) hinein gerichtet ist.14. Apparatus according to claim 12 or 13 »thereby characterized in that the outlet nozzle of a carburetor (34) on the lower connection point of the U-tube (26-30) opposite wall of the straight tube (24) attached and in the transverse direction to the beam (16) in the lower U-tube leg (30) is directed into it. 15. Verfahren oder Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aerosol aus einem Nebel fein verteilter Vassertröpfchen in Luft besteht.15. Method or device according to one or more of the preceding claims, characterized in, that the aerosol consists of a mist of finely divided water droplets in air. B 3195/25.4.1969B 3195 / April 25, 1969 009818/1124009818/1124 1H Leerseite 1H blank page