DE1114987B - Verfahren zum Giessen von Metallfasern und -faeden - Google Patents

Description

Die Herstellung strangförmiger Gebilde aus Metall durch Einführung geschmolzenen Metalls in ein Kühlmittel ist zum unterbrochenen Gießen von Strängen aus Stahl bekannt, und zwar der Art, daß der flüssige Stahl in ein Bad mit Kühlflüssigkeit von spezifisch höherem Gewicht, z. B. ein Bleibad, eingeführt wird und durch entsprechende Bemessung des lichten Querschnittes des Kühlbehälters eine Berührung des noch nicht genügend verfestigten Stranges mit der Gießform vermieden wird.

Nach einem anderen bekannten Verfahren läßt man fortlaufend einen Strahl geschmolzenen Metalls in einen Kühlmittelstrom ausgeschmolzenen Bleis einfallen, der das geschmolzene Metall in Form des daraus gebildeten Fadens mitnimmt.

Bei diesen bekannten Verfahren ist ein Überzug auf den sich bildenden Strängen oder Fäden durch die kühlende Schmelzflüssigkeit, wie Blei, praktisch unvermeidbar, und es bedarf besonderer Vorkehrungen, um die gebildeten Fäden abzunehmen. Auch bei der Einbringung des Strahles durch Einfallenlassen in einen Kühlstrom läßt sich nicht erreichen, daß das strömende Kühlmittel auf die Fadenbildung des eingeführten Materials Einfluß nehmen kann, da dieses bereits vorher erstarrt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, dem zugeführten fadenbildenden Metall durch Einfluß des Kühlmittels einen Weg aufzuzwingen, bevor es erstarrt, um dadurch den Fadenquerschnitt zu beeinflussen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zu diesem Zweck der fortlaufende Strahl geschmolzenen Metalls in einen frei austretenden Gasstrom mit einer Geschwindigkeit des Strahles von vorzugsweise 3 bis 30 m/Sek. ausgestoßen unter einem Winkel, bei dem der Metallstrom im schmelzflüssigen Zustand nicht tiefer in den Gasstrom eintritt als etwa ein Viertel des Gasstromdurchmessers und dem Gasstrom eine Geschwindigkeit von vorzugsweise mindestens 26 m/Sek. erteilt wird.

Bekanntlich wirkt ein freier, nicht eingeschlossener Gasstrom wie ein fester Körper und, wie sich gezeigt hat, ist ein freier nicht eingeschlossener Gasstrom hoher Geschwindigkeit in der Lage, einen unterbrochenen Strahl aus geschmolzenem Metall so lange zu tragen, bis das Metall erstarrt ist. Hat danach der Gasstrom eine entsprechende Geschwindigkeit, die in einem bestimmten Verhältnis zur Geschwindigkeit des Metallstrahles steht, so übt er auf den Schmelzstrahl eine mechanische Wirkung während dieser Verfestigungsdauer aus, und es gelingt, damit den Verfahren zum Gießen von Metallfasern und -fäden

Anmelder:

Marvalaud Incorporated,
Westminster, Md. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Amthor, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Eysseneckstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Februar 1956 (Nr. 565 813)

Robert Barrett Pond, Westminster, Md. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

Querschnitt des sich bildenden Fadens entsprechend zu beeinflussen.

Das Verfahren hat dabei den Vorteil, daß der sich bildende Faden nicht in unerwünschter Weise durch das Gas, welches auch Luft sein kann, beeinflußt wird, wie diese beispielsweise bei Kühlmitteln nach dem eingangs erwähnten Verfahren der Fall ist. Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen, die schematisch eine Anordnung zeigt, mit deren Hlfe das Verfahren durchgeführt wird.

In dieser Zeichnung ist der frei strömende Gasstrahl, z. B. Luft, mit 1 bezeichnet, und zwar tritt er durch eine scharfe begrenzte Öffnung 2 aus einem Rohr aus, durch welches das Gas von einem Gebläse zugeführt wird. Von der Austrittsgeschwindigkeit von z.. B. 26 m/Sek. hängt es mehr oder weniger ab, welche Form die Metallfasern oder -fäden erhalten, vor allem aber in welchem Grade der Querschnitt beeinflußt, d. h. während des gemeinsamen Weges von Gasstrom und Metallstrahl ausgedünnt wird.

Der unterbrochene Metallstrahl kann auf verschiedene Weise erzeugt werden, z. B. durch Auspressen aus einem Rohr 3, dessen Mundstück in der Nachbarschaft der Gasaustrittsdüse liegt und wobei das Mundstück 4 je nach der Stärke des Metallstrahles gewählt wird. Das Rohr 3 ist mit einem Vorratsbehälter 5 für die Schmelze verbunden, der über ein Ventil 6 in geregelter Menge das Rohr 3 versorgt.

Um dem Metallstrahl den gewünschten Druck zu geben, so daß der in ununterbrochenem Strom 8 ausgestoßen wird, kann man nach der Darstellung das

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Rohr 3 über eine Leitung 7 mit einem Druckgasbehälter verbinden. Die Geschwindigkeit des Metallstrahles von etwa 3 bis 30 m/Sek. richtet sich nach der Art und Temperatur des geschmolzenen Metalls und auch nach der Form und Art des gewünschten Erzeugnisses.

Der genaue Berührungswinkel zwischen Schmelzstrahl und dem Gasstrom ist nicht entscheidend, doch wählt man vorzugsweise einen spitzen Winkel zwischen Metallstrahl und der Achse des Gasstromes. Der Winkel soll aber jedenfalls so gewählt werden, daß der Metallstrahl im schmelzflüssigen Zustand nicht tiefer in den Gasstrom eintritt als etwa ein Viertel des Durchmessers des Gasstromes.

Ist die Geschwindigkeit des Luftstromes und die Austrittsgeschwindigkeit des Metallstrahles etwa gleich, z. B. jeweils 30 m/Sek., dann trägt der Gasstrom das geschmolzene Metall während seiner Erstarrungsspanne und führt dann das erstarrte Metall 9 nur noch über eine kurze Strecke, bis die auf das Metall wirkende Schwerkraft überwiegt und der Faden 9 absinkt. Die umgebende Gasströmung wirkt auf den absinkenden Faden noch ein und bewirkt, daß die sich bildenden Fäden praktisch rund anfallen.

Obwohl bei dem vorliegenden Verfahren ein Strahl geschmolzenen Metalls auf einen frei strömenden Gasstrom von hoher Geschwindigkeit trifft, findet kein Zerstäuben des Strahles statt. In manchen Fällen scheint das Metall auf dem Gasstrom getragen zu werden, in anderen Fällen dringt es gerade in die obere Schicht des Gasstromes ein, jedoch nicht tiefer als etwa ein Viertel des Durchmessers des Gasstromes.

Durch Senken der Ausstoßgeschwindigkeit des Schmelzstrahles bzw. des Steigerns der Geschwindigkeit des Gasstromes kann der ersparte und absinkende Teil des Fadens einen regelbaren Zug auf den Schmelzstrahl ausüben, wodurch eine Bemessung des Fadenquerschnittes auf den Wegabschnitt bis zur Erstarrung möglich ist. Man kann deshalb Fäden herstellen, deren Durchmesser mehr oder weniger geringer ist als der lichte Querschnitt der Ausstoßdüse bzw. des Schmelzstrahles und durch eine entsprechende Erhöhung von Gasgeschwindigkeit bzw. Senkung der Ausstoßgeschwindigkeit des Metallstrahles sogar die Länge der sich bildenden Fäden beeinflüssen.

Da die Ausstoßgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Luftausstrahles so zu steuern sind, daß der Metallstrahl vor seiner Erstarrung nicht zu tief in den Gasstrom eintritt, muß bei höherer Dichte des Metalls auch die Geschwindigkeit des Gasstromes gesteigert werden.

Wie oben gesagt wurde, ist der Ausstoßwinkel des Metallstrahles zur Richtung des Gasstromes nicht kritisch; einwandfreie Fäden wurden z. B. bei in einem Winkel von 90° erhalten. Wird aber der Winkel größer, so schlägt der Metallstrahl unmittelbar am Gasstrom eine gekrümmte Bahn ein, wenn er mit diesem in Berührung kommt und dessen Oberfläche gerade durchbricht. In der Regel wird der Metallstrahl und der Faden auf oder in dem oberen Teil des Luftstrahles auf eine Strecke von nicht mehr als etwa 7,5 cm mitgeführt, ehe der Faden aus der Geraden abbiegt.

Man kann gemäß der Erfindung Fäden oder Fasern von etwa kreisförmigem Querschnitt aus solchen leicht flüssigen Metallen erhalten, die schmelzflüssig an der Luft nicht leicht oxydieren, z. B. einwandfreie Fäden und Fasern aus Zinn, Blei, Zink u. a., durch Ausstoß bei Temperaturen von 1 bis 50° C über den betreffenden Schmelzpunkten und bei Drücken, bei denen das Metall fortlaufend mit einer Geschwindigkeit von etwa 15 bis etwa 30 m/Sek. in einen Gasstrom gelangt, der seinerseits am Ausstoßpunkt der Düse eine Geschwindigkeit zwischen etwa 26 und 30 m/Sek. hat. Außer der in der Zeichnung dargestellten Zuführung des Metallstrahles von oben zum Gasstrom erhält man im wesentlichen die gleichen Ergebnisse durch Ausstoßen in eine andere Richtung, z. B. in waagerechter Richtung zum Gasstrom zu oder sogar senkrecht von unten her.

Da das Metall beim Erstarren entweder auf der Oberfläche oder dicht unterhalb der Oberfläche des Gasstromes getragen wird, kann man auch mehrere Ausstoßkammern in Winkelstellung rund um die Gasdüse 2 anordnen. Jeder der Metallstrahlen behält dabei in geschmolzenem Zustand und unmittelbar nach dem Erstarren seine jeweilige Lage in oder auf dem Luftstrahl bei und kommt nicht eher mit anderen Strahlen geschmolzenen Metalls oder erstarrten Fäden in Berührung, als bis die Fäden aus dem Luftstrahl austreten und so weit abgekühlt sind, daß die gebildeten Metallfäden nicht mehr aneinanderschweißen.

Vorstehend genannte Metalle, wie Zinn, Blei und Zink, sind nur Beispiele; das Verfahren ist demgemäß auch auf andere mehr oder weniger leicht schmelzende Metalle anwendbar, z. B. auch auf Eisen und Metalle der Eisengruppe, Kupfer oder auf Aluminium, Cadmium, Wismut, Indium, Magnesium und deren Legierungen sowie andere Metalle aus Legierungen, insbesondere solche, die in geschmolzenem Zustand nicht leicht oxydieren.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Gießen von Metallfasern und -fäden unter Verwendung eines strömenden Kühlmittels für das in einem Strahl zugeführte geschmolzene Metall, dadurch gekennzeichnet, daß der fortlaufende Strahl geschmolzenen Metalles mit einer Geschwindigkeit von vorzugsweise 3 bis 30 m/Sek. in einen frei austretenden Gasstrom ausgestoßen wird, dessen Geschwindigkeit vorzugsweise mindestens 26 m/Sek. beträgt und unter einem solchen Winkel in den Gasstrom eintritt, daß der Metallstrom in schmelzflüssigem Zustand nicht tiefer als etwa ein Viertel des Gasstromdurchmessers in diesen eindringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl geschmolzenen Metalls mit dem Gasstrahl in einem Winkel von nicht mehr als 90°, vorzugsweise in einem spitzen Winkel zur Strömungsrichtung des Gases in Berührung gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl geschmolzenen Metalls mit dem Gasstrom befördert wird, bis das geschmolzene Metall erstarrt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 878 023/52 095;
schweizerische Patentschrift Nr. 231742.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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