DE2746393A1 - Einrichtung zur drahtherstellung - Google Patents

Description

Patentanwälte

ΟιμΙ -Ing »pi -Chem Dipt-Ing

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ef nsberqersuasse 19

8 München 60

U. Oktober 1977

MICHELIN & CIE

(Compagnie Generale des Etablissements MICHELIN)

Clermont - Ferrand / Frankreich

Unser Zeichen: M 1404

Einrichtung zur Drahtherstellung

Die Erfindung betrifft Verbesserungen der Einrichtungen zur Drahtherstellung durch Ausspritzen eines flüssigen Metallstrahls in ein Kühlmedium.

Solche Einrichtungen bestehen im wesentlichen aus:

- einem das mittels eines Heizelements im geschmolzenen Zustand gehaltene Metall oder die Metallegierung enthaltenden Tiegel mit mindestens einer an einer Wand des Tiegels angeordneten Düse,

- Mitteln, um auf die Metall- oder Legierungsschmelze den zum Ausspritzen eines Strahls durch die Düse in das Kühlmedium erforderlichen Druck auszuüben,

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- einem in der Verlängerung der Düse angeordneten und ein gasförmiges Medium enthaltenden sogenannten Kühlgehäuse, in welchem der flüssige Strahl in festen Draht umgewandelt wird, und

- einer zur Aufnahme des festen Drahts bestimmten sogenannten Aufnahmevorrichtung.

In solchen Einrichtungen wird der Strahl für gewöhnlich in Richtung der absteigenden Vertikalen ausgespritzt und ein fortlaufender Draht läßt sich nur erhalten, indem man der Metallschmelze in dem Tiegel mindestens ein stabilisierendes Element, für Stahldrähte z.B. Silicium, zusetzt (französische Patentschrift 2 136 976). Dieser Zusatz soll den Strahl so weit verlängern, daß man vor seiner Auflösung in Tröpfchen einen Draht erhält.

Im technischen Maßstab lassen sich jedoch mittels solcher Einrichtungen nur schwer endlose Drähte erhalten, deren Durchmesser 2 bis 3 zehntel Millimeter übersteigen, und zwar deshalb, weil das Gewicht des Drahts den Strahl trotz des Zugwiderstands der von dem Stabilisatorelement in Kontakt mit dem Kühlmedium gebildeten Haut vorzeitig reißen läßt.

Andererseits ist es bekannt (US-Patentschrift 2 825 108), einen Metallstrahl zu kühlen, indem man ihn schräg in einen sich drehenden Behälter aus einem stark wärmeleitenden Metall ausspritzt, wobei dieser Behälter in Nähe der DUsenöffnung angeordnet ist. Auch ist die Abkühlung eines Metallstrahls bekannt, indem man diesen tangential

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zu einem kalten Gasstrom ausspritzt (US-Patentschrift 2 879 566), der in Nähe der Düsenöffnung endet. Diese Einrichtungen erlauben jedoch nicht die technische Herstellung eines endlosen Drahts mit kreisförmigem Querschnitt und konstantem Durchmesser.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Erhöhung des Drahtdurchmessers unter gleichzeitiger Beibehaltung der Kontinuität der Drähte.

Zu diesem Zweck besteht die erfindungsgemäße Einrichtung im wesentlichen aus:

- einem zur Aufnahme der Metall- oder Legierungsschinelze bestimmten Tiegel, dem ein Heizelement und mindestens eine Düse zugeordnet sind,

- Mitteln, um auf die Metall- oder Legierungsschmelze den zum Ausspritzen eines Strahls durch die Düse in das Kühlmedium erforderlichen Druck auszuüben,

- einem in Verlängerung der Düse(n) angeordneten Kühlbehälter, und

- einer Aufnahmevorrichtung für den Draht,

und die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Achse der Düse einen von 0° verschiedenen, weniger als 180° betragenden Winkel mit der absteigenden Vertikalen bildet.

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Wenn der Strahl in Richtung der absteigenden Vertikalen ausgespritzt wird, übt das gesamte Drahtgewicht eine Zugspannung auf den Strahl aus. Dank der Erfindung tritt das Drahtgewicht nur durch seine Komponente in Richtung der Tangente zur Bahn des Strahls in Erscheinung. Mit anderen Worten bedingt diese Komponente eine Abnahme des Einflusses des Drahtgewichts in dem Maße, in welchem der Winkel, den die DUsenachse mit der absteigenden Vertikalen bildet, zunimmt.

In einer Einrichtung der vorstehend beschriebenen Art, bei welcher der Strahl entlang der absteigenden Vertikalen mit einer Geschwindigkeit von 15 m/sec ausgespritzt wird, lassen sich nur schwer endlose Stahldrähte mit einem Durchmesser über 0,3 mm erhalten, wenn der Stahl und das Kühlmedium die in der französischen Patentschrift 2 136 976 angegebene Zusammensetzung aufweisen. Neigt man hingegen die Achse der Düse gemäß der Erfindung um etwa 60° gegenüber der absteigenden Vertikalen, so kann man mit einer Ausspritzgeschwindigkeit von 15 m/sec endlose Drähte mit einem Durchmesser von 0,^ mm erzielen. Bei einer Düsenneigung um etwa 100° erhält man Drähte mit einem Durchmesser von 0,6 mm. Neigt man die DUsenachse um 135°, kann man ei messer von 2 mm erhalten.

achse um 135°, kann man endlose Drähte mit einem Durch-

Das Grundprinzip der Erfindung findet jedoch auf die Herstellung von endlosen Drähten unabhängig von dem in Form eines Strahls in ein Kühlmedium ausgespritzten geschmolzenen Ausgangsmaterial Anwendung.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsforai der Erfindung kann man, wenn sich einmal die Kontinuität des Drahtes eingestellt hat, auf dem in erster Annäherung parabolischen Weg des Drahts eine Vorrichtung anbringen, welche das waagrechte Ausmaß dieses Weges begrenzt, um so eine Zunahme der Abmessungen der erfindungsgemäßen Einrichtung zu verhindern.

Eine solche Vorrichtung kann, obwohl sie einen Teil der Vorrichtung zur Aufnahme und/oder Umwandlung des Drahtes bildet, in dem Kühlgehäuse, jedoch auch außerhalb desselben angebracht sein.

Diese Vorrichtung zur Begrenzung des Ausmaßes kann zweckmäßig wie folgt beschaffen sein:

Man kann ihr die Form einer ebenen oder konkaven Fläche verleihen, deren konkave Krümmung vorzugsweise auf den Draht zu gerichtet ist. Im Berührungspunkt des Drahts mit der Fläche bildet die Tangente zur Bahn des Drahts vorzugsweise mit der Tangente zu der Oberfläche einen spitzen Winkel von beispielsweise unter 30°. Die Bahn wird auf diese Weise abgelenkt, Jedoch nicht gestört.

Die Vorrichtung zur Begrenzung des Ausmaßes kann auch die Form von zwei Zylindern annehmen, die um zwei parallele und ortsfeste Achsen mit einer etwa derjenigen des Drahts entsprechenden gleich gerichteten Geschwindigkeit rotieren, wobei der Draht zwischen den beiden Zylindern mitgenommen wird. Aa Austritt dieser Vorrichtung folgt der Draht einer anderen Bahn. Dabei empfiehlt es sich, diese begrenzende Vorrichtung in bezug auf die

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Bahn des Drahts so auszurichten, daß der austretende Draht einen Weg verfolgt, der auf das Element zur Aufnahme und/oder Umwandlung des Drahts zu gerichtet ist.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise AusfUhrungsform der Erfindung, wobei die Figuren 1, 1A und 2 Schnittansichten entlang einer senkrechten Ebene von erfindungsgemäßen Einrichtungen darstellen, welche die Bahn des Strahls und des Drahts umfassen. Genauer ausgedrückt zeigen die Figuren 1 und 1A eine Einrichtung mit einer das Ausmaß der Bahn des Drahts begrenzenden Vorrichtung, welche aus einer im Innern des Kühlbehälters befestigten konkaven Fläche besteht; Figur 2 zeigt eine ähnliche Einrichtung, bei welcher jedoch die das Ausmaß der Bahn des Drahts begrenzende Vorrichtung aus einem Zylinderpaar besteht, welches außerhalb des Kühlbehälters angeordnet ist.

Wegen der Ähnlichkeit der beiden Einrichtungen wurden für gleiche Teile der beiden Einrichtungen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Zum besseren Verständnis der Zeichnung sind der Durchmesser der Düsenöffnung, sowie der Durchmesser und die Krümmung der Bahn des Strahls und des Drahte stark vergrößert dargestellt.

Figur 1 zeigt einen Tiegel 1, der mittels des den Tiegel 1 umgebenden Heizelements 3 geschmolzenes Metall enthält. In der Wand des Tiegels 1 ist eine Düse h angeordnet. Ein Druckgehäuse 5 mit einem Einlaß 6 für Druckgas umgibt den Tiegel 1. Der Kühlbehälter 7 mit einem Einlaß 8 für Kühlgas ist mit einem seiner Enden in Verlängerung der Düse 4 angeordnet. In Nähe des anderen Endes des Kühlbehälters 7

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befindet sich eine um eine Achse 10 rotierende Spule 9, auf welcher der Draht 12 aufgewickelt wird.

Die Achse 4· der öffnung der Düse 4 bildet gemäß der Erfindung einen Winkel α mit der absteigenden Vertikalen Z von etwa 100°.

Das Gas in dem Druckgehäuse 5 befindet sich unter einem Druck, der zum Ausspritzen der Metallschmelze 2 durch die Düse 4 in den Kühlbehälter 7 ausreicht.

Die Wände des Kühlbehälters verlaufen etwa parallel zur Bahn des Strahls 11 und nach dessen Erstarrung zur Bahn des Drahts 12. Diese Bahn 11, 12 verläuft etwa parabolisch von der Düse 4 aus bis zum Kontaktpunkt 13 des Drahts 12 mit der das Ausmaß der Bahn des Drahts begrenzenden Vorrichtung 14. Diese Vorrichtung 14 bildet den Endabschnitt des Kühlbehälters 7 und besitzt die Form einer konkaven Fläche, deren konkave Krümmung auf den Draht 12 zu gerichtet ist. Die Tangente T (siehe Fig. 1A) zur Bahn des Drahts 12 im Kontaktpunkt 13 mit der Oberfläche 14 bildet mit der Tangente T¹ im Punkt 13 zur Oberfläche 14 einen spitzen Winkel ß. Ausgehend vom Konktaktpunkt 13 des Drahts 12 mit der Fläche 14 folgt der Draht einer Bahn, die auf die Spule 9 zu, auf welcher er aufgewickelt wird, konvergiert.

Da die Bahn des Strahls 11 und des Drahts 12 nahezu waagrecht verläuft, wird der Einfluß der Komponente g des Gewichts G des Drahts im Punkt P in Richtung der Tangente zu der Bahn erfindungsgemäß sehr verringert. An der gewählten Stelle P übt die Komponente g keinen

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Zug, sondern im Gegenteil sogar einen leichten Verdichtungsdruck auf den Strahl 11 aus. Man vergrößert somit gegenüber den bekannten Einrichtungen die zur Verfestigung als Draht 12 zur Verfügung stehende Länge des Strahls 11. Jede Erhöhung des Winkels α bis auf 180° ermöglicht somit eine Vergrößerung der zur Verfestigung zur Verfugung stehenden Länge des Strahls 11, was eine Vergrößerung des Durchmessers des Strahls 11 und somit des mit der erfindungsgemäßen Einrichtung hergestellten Drahts 12 ermöglicht, wie dies in den vorstehend beschriebenen Beispielen gezeigt wurde.

Figur 2 zeigt eine Einrichtung mit einer außerhalb des Kühlbehälters 7 angeordneten Vorrichtung 20 zur Begrenzung des Ausmaßes der Bahn des Drahts 12. Der Draht tritt am Ende des Behälters 7 aus und wird etwa tangential zwischen zwei Zylindern 21 und 22 aufgenommen, die im entgegengesetzten Sinne in Richtung des Vorrückens des Drahtes mit etwa der Geschwindigkeit des Drahts um zwei ortsfeste Achsen 210 und 220 rotieren. Die Antriebsvorrichtung der beiden Zylinder ist nicht dargestellt. Beim Austritt aus der Vorrichtung 20 läuft der Draht auf die Aufnahmespule 23 zu.

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Claims (8)

Patentanwälte Dipl.-Ing. Dipl-Chem Dipl-Ing E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser ErnsbergerslrnS'ie 19 8 München 60 14. Oktober 1977 MICHELIN & CIE (Compagnie Generale des Etablissements MICHELIN) Clermont - Ferrand / Frankreich Unser Zeichen: M Patentansprüche

1. Einrichtung zur Drahtherstellung durch Ausspritzen eines flüssigen Metall- oder Legierungsstrahls in ein Kühlmedium, im wesentlichen bestehend aus:

- einem mit einem Heizelement und mindestens einer Düse versehenen Tiegel zur Aufnahme der Metalloder Legierungsschmelze,

- Mitteln zur Ausübung des zum Ausspritzen der Metalloder Legierungsschmelze in Strahlform durch die Düse in das Kühlmedium erforderlichen Drucks,

- einem in der Verlängerung der DUse(n) angeordneten Kühlbehälter, und

- einer Drahtaufnahmevorrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenachse mit der absteigenden Vertikalen einen von 0° verschiedenen und weniger als 180° betragenden Winkel bildet.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenachse mit der absteigenden Vertikalen einen Winkel von mindestens 60° bildet.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung eine Vorrichtung zur Begrenzung des waagrechten Ausmaßes der Bahn des Drahts umfaßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die das waagrechte Ausmaß der Bahn des Drahts begrenzende Vorrichtung in dem Kühlbehälter oder außerhalb desselben angebracht ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Begrenzung des Ausmaßes der Bahn des Drahts aus einer ebenen oder konkaven Fläche besteht, deren konkave Krümmung auf den Draht zu gerichtet ist und die so angeordnet ist, daß im Berührungspunkt des Drahts mit der Fläche die Tangente zur Bahn des Drahts mit der Tangente zu dieser Fläche einen spitzen Winkel von vorzugsweise unter 30° bildet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ausmaß der Bahn des Drahts begrenzende Vorrichtung aus zwei Zylindern besteht, die mit etwa der Geschwindigkeit des Drahts um zwei parallele und ortsfeste Achsen rotieren und die so angeordnet sind, daß der Draht zwischen den beiden Zylindern mitgenommen wird.

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7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ausmaß der Bahn des Drahts begrenzende Vorrichtung so ausgerichtet ist, daß die Bahn des aus dieser Vorrichtung austretenden Drahts auf die Vorrichtung zur Aufnahme und/oder Weiterverarbeitung des Drahts zu konvergiert.

8. Verfahren zur Drahtherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7 zur Anwendung kommt.

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