DE1583577A1

DE1583577A1 - Verfahren zur Herstellung eines kontinuierlichen Erzeugnisses aus einem schmelzfluessigen Material und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

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Publication number: DE1583577A1
Application number: DE19671583577
Authority: DE
Inventors: Derek King
Original assignee: Battelle Development Corp
Current assignee: Battelle Development Corp
Priority date: 1966-07-06
Filing date: 1967-07-05
Publication date: 1970-09-17
Also published as: BE700988A; CH461715A; NL6709234A; GB1160934A; US3522836A

Description

Verfahren zur Herstellung eines kontinuierlichen Erzeugnisses aus einem schmelzflüssi^en Material und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kontinuierlichen Erzeugnisses, insbesondere eines Metall— drahtes oder -bandes, aus einem schmelzflüssigen Material.

Die Zieh- oder Walzverfahren, die normalerweise zur Herstellung von Metalldraht oder -band angewandt werden, machen eine große Anzahl von Arbeitsgängen und verhältnismäßig komplizierte, jedem Erzeugnis angepaßte Einrichtungen erforderlich.

Bestimmte konventionelle Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metallen bestehen darin, einen Fluß von schmelz-

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flüssigem Metall zu erzeugen, den ian auf eine bewegliehe Oberfläche hinlenkt, die dazu hestimmt ist, ihn erstarren zu lassen und fortlaufend abzuführen,

Es ist offensichtlich, daß eine derartige Fertigung eines Erzeugnisses aus einem schmelzflüssigen Metall beträchtliehe Vorteile aufweist, insbesondere eine beachtliche Verringerung der erforderlichen Arbeitsgänge. Um ein gleichförmiges Erzeugnis von einer gewünschten Qualität

^ und mit den verlangten Abmessungen zu erhalten, ist es jedoch hei diesen Verfahren unerläßlich, das Metall mit einer regelbaren Geschwindigkeit gießen zu können, d.h. die Zuführungsgeschwindigkeit muß genau regelbar sein, damit sie ständig mit der Geschwindigkeit der Abführung des Metalls durch die bewegliche Oberfläche übereinstimmt. Wenn es sich um die Herstellung eines Erzeugnisses mit einem schwachen Querschnitt handelt, insbesondere eines Drahtes oder eines dünnen Metallbandes, erlaubt keines der obenerwähnten bekannten Verfahren eine für die Fertigung eines

™ gleichförmigen Erzeugnisses ausreichend genaue Regelung der Metallzuführungsgeschwindigkeit.

Um diesen Nachteil der bekannten Verfahren zu vermeiden, ist bereits ein kontinuierliches Gußverfahren vorgeschlagen worden, bei dem das Material nicht in der herkömmlichen Weise gegossen wird. Dieses Verfahren besteht darin, eine seitlich offene Gießform von oben nach unten zu bewegen und sie dabei durch ein Bad aus geschmolzenem Material mit konstantem Niveau hindurchzuführen, so daß dieses Material

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den Hohlraum der Form fortwährend füllt. Anschließend wird das Material in der Fora abgekühlt, um das gewünschte Erzeugnis herzustellen. Die Geschwindigkeit, mit der das gesohKOIzene Material in das Innere der Form fließen kann, ist jedoch sehr begrenzt, insbesondere im Falle eines Erzeugnisses Bit schwachem Querschnitt. Außerdem ist die Herausnahme des Erzeugnisses aus der Form schwierig. Somit eignet eich dieses Verfahren nicht- zur Herstellung eines derartigen Erzeugnisses mit hoher Geschwindigkeit.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die kontinuierliche Herstellung von gleichförmigen Erzeugnissen jeder Art, insbesondere eines MetalIdrahtes oder -bandes mit schwachem Querschnitt, aus einem sdraelzf lüssigen Material auf eine einfache Weise ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erf indtmgsgemäß dadurch gelöst, dass das auf eine über seinem Schmelzpunkt liegende Temperatur gebrachte Material aus einen Behälter der Auslaßöffnung einer f Düse zugeführt wird, der Druck in dem Material an der Düsenöffnung auf einem Wert gehalten wird, der dem zur Bildung eines aus der Mündungsöffnung hervorspringenden konvexen Meniskus erforderlichen statischen Gleichgewicht entspricht, eine Oberfläche in der Weise an der Mündungsöffnung vorbeibewegt wird, daß sie mit dem den Meniskus bildenden Material in Berührung kommt, wobei diese Oberfläche auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, so daß auf diese Weise das schmelzflüssige Material von der '

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Oberfläche mitgenommen wird und auf dieser fortschreitend erstarrt, um das gewünschte Erzeugnis zu bilden.

Es ist somit ersichtlich» daß das Verfahren gemäß der Erfindung im wesentlichen darin besteht, das schmelzflüssige Material auf einer konstanten Temperatur und an der Auslaßöffnung einer Mündung unter einem zweckmäßigen statischen Druck zu halten, so daß das Material an der Mündungsöffnung, einen konvexen Meniskus bildet, der auf A das Gleichgewicht zwischen seinem Druck und seiner Oberflächenspannung zurückzuführen ist, und das zur Bildung des gewünschten Erzeugnisses dienende Material fortlaufend von diesem Meniskus wegzunehmen. In dem vorliegenden Verfahren werden somit die Nachteile der konventionellen Arbeitsweise, die in einem Gießen des Materials besteht, gänzlich vermieden, indem die verschiedenen Parameter auf konstanten Werten gehalten werden, in der Weise, daß die Materialzuführung einzig und allein durch die Mitnahme des Materials durch eine auf einer gleichbleibenden Temperatur gehaltene bewegliche Oberfläche erfolgt. Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Prinzip besteht folglich darin, eine bewegliche Oberfläche zu verwenden, um ein kontinuierliches "Abwischen" an einem von dem schmelzflüssigen Material gebildeten Meniskus durchzuführen und dabei den Druck in dem Material in den dem statischen Gleichgewicht entsprechenden Grenzen zu halten* um die Ersetzung des durch diese Oberfläche abgeführten Materials zu ermöglichen. Folglich ist es die Geschwindigkeit der

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beweglichen Oberfläche* die vornehmlich die Abflußge*- schwlndigkeit des schmelzfliissigen Materials bestimmt.. Wie man weiter unten noch sehen wird» ist die zwischen den erwähnten Grenzen liegende Skala von Drücken verhältnismäßig groß* Somit ist es leicht, die notwendigen Bedingungen für das statische Gleichgewicht herzustellen, so daß in jedem Fall ein stetiger Fluß und somit ein gleichförmiges Erzeugnis erzielbar ist*

Die vorliegende Iffindüng betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Diese Vorrichtung kennzeichnet sich durch einen unter atmosphärischem Druck gehaltenen Behälter mit mindestens einem mit einer Düse versehenen Abflußrohr, eine regelbare Heizeinrichtung, mit der das Material in dem Behälter und in dem Abflußrohr in schmelzflüssigem Zustand auf einer über seinem Schmelzpunkt liegenden konstanten Temperatur gehalten werden kann, einen Begier, der dazu dient, den Spiegel des schmelzflüssigen Materials auf einem gewünschten gleichbleibenden Niveau \

zu halten, eine um eine horizontale Achse drehbare Trommel, die so angeordnet ist, daß ihre Ümfangsoberflache der Öffnung der Düse gegenüber, und in einem gegebenen Abstand von derselben, beweglich ist, einen ersten regelbaren ,Antrieb, der dazu dient, die Trommel mit einer gegebenen Drehzahl in Drehung zu versetzen, und eine Einrichtung, die einen Flüssigkeitsstrom mit regelbarer Temperatur liefern kann, der dazu bestimmt ist, im Innern der Trommel umzulaufen und so deren Oberfläche auf einer gewünschten

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konstanten Temperatur zu halten. .

In den Zeichnungen sind ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung sowie eine Variante dieser Ausführungsform dargestellt, die insbesondere zur Herstellung eines Metalldrahtes bestimmt sind.

Fig. 1 ist eine Ansicht dieser Ausführungsform im Vertikalschnitt}

Pig. 2 zeigt eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, und

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Einzelheit der Fig» i und 2 in vergrößertem Maßstab.

Die in Fig* i dargestellte Vorrichtung weist einen Behälter i aus einem feuerfesten Material wie Aluminiumoxyd auf, der oben offen und im Innern einer durch Isolierwände 3j ^ abgegrenzten Kammer 2 angeordnet ist. Die Kammer 2 ist mit einem elektrischen Heizelement 5 versehen und bildet einen auf einer verstellbaren Auflage 6 ruhenden Ofen. Ein ebenfalls aus einem feuerfesten Material, wie beispielsweise Aluminiumoxyd, bestehendes waagerechtes Abflußrohr 7 ist horizontal an dem Behälter.i angebracht und durchsetzt die / Seitenwand der Kammer 2. Dieses Rohr ist von einer Isoliermanschette 8 und von einem elektrischen Heizelement 9 umgeben. Am Ausflußende d«s Rohrs 7 ist eine Mündung IG angebracht, deren Öffnungsquerschnitt dem Profil *les , gewünschten Erzeugnisses angepaßt ist. Wie aus Fig. 1

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ersichtlich ist, enthält der Behälter 1 das sehmelzfliissige Metall M, dessen Spiegel etwas über dem Rohr 7 liegt.

Die Heizelemente 5 und 9 sind jeweils über eine Regelvorrichtung 12 bzw. 13 zur Regelung des durch diese Elemente fließenden Heizstroms an eine Wechselstromquelle 11 angeschlossen. Zwei Thermoelemente 14, 15 dienen einerseits zum Messen der Temperatur des schmelzflüssigen Metalls in dem Behälter 1 und am Auslaß des Rohrs 7 und andererseits zur Steuerung der Vorrichtungen 12, 13» in der Weise, daß das jedes dieser Thermoelemente umgebende Material auf einer vorherbestimmten Temperatur gehalten wird.

Ferner weist die Vorrichtung eine Höh!trommel 16 aus Stahl auf, die auf einer horizontalen Achse gelagert ist und ■ittels eines Elektromotors 17 mit veränderlicher Drehzahl in Drehung versetzt werden kann, dessen Mittel zur Drehzahlregelung nicht dargestellt sind. Die Trommel 16 hat eine glatte Umfangsoberf lache und ist so angeordnet, daß (J sich diese Oberfläche der Auslaßöffnung der Mündung 10 gegenüber mit einer gegebenen konstanten Geschwindigkeit nach oben bewegt.

Ua die genaue Lage der Auslaßöffnung der Mündung 10 in bezug auf die Umfangsoberflache der Trommel l6 gemäß dem herzustellenden Erzeugnis bestimmen zu können, weist die den Ofen abstützende Auflage 6 außerdem zwei nicht darge-

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stellte Einrichtungen auf, die zur Horizontal— bzw. ¥ertlkalverstellung dies Ofens dienen. Ferner wird diese TrommeloberfJäche mittels eines im Innern der Trommel umlauf enden Wasser Stroms, der von einem Bad 18 mit konstanter Temperatur geliefert wirS_t auf einer zweckmäßigen·,, konstanten Temperatur gehalten« Dieses Bad umfaßt eine Selilange 19 mit stetigem Kaltwasserumlauf, ein elektrisches Heizelement 20 und eine Pumpe 21, die dazu dient> den ständigen Wasserumlauf durch die Zufuhr- und Rücklauf— 9k kanäle 22 und 23 zwischen dem Bad 18 und der Trommel 16 aufrechtzuerhalten. Außerdem dient eine Hegelvorrichtung 24 dazu, den Heizstrom zu regeln, der von einer Wechselstromquelle 25 an das Heizelement 20 geliefert wird, und zwätf in Abhängigkeit von der mittels eines Thermoelements , 26 gemessenen Wässertemperatur, um in dem Bad 18 eine gewünschte Konstanttemperatur aufrechtzuerhalten.

Diter den Decköl der Kammer 2 bildende Wand 4 ist mit einem FÜllröhr 28 zum Einbringen des Metalleinsatzgutes in den Behälter % versehen. Dieses Fallrohr dient ferner dazu, die Kammer 2 und somit den Behälter 1 unter ätmosphärlsehem Druck zu halten, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist.

Die Höhe des Spiegels des schmelzflussigen Metalls in dem Behälter i is* mittels eines Reellers, der einen von einem EleTctrpmötor^ 50 angetriebenen Kolben 29 aufweist, regelbar. Wies aus Fig. ± ersichtlicli, ist der Motor 30 mit dem Kolben 29? über einen konventionellen Antriebs- und Üntersetzungs-

mecliänismus verbunden;, der von einer fest auf der Welle des Motors 30 sitzenden Scheibe 31, einem endlosen Treibriemen 32. und einer zweiten Scheibe 33 gebildet wird, woibei letztere mit einer senkrechten Spindel 3^ zusammenarbeitet, ah der der Kolben 29 befestigt ist. In Fig« 1 nicht dargestellte an sieJa bekannte Mittel, die insbesondere ein InnengeTiinde in der Seheibe 33 und ein Außengewinde auf dem olberen Ende der Spindel 34 umfassen,, ermöglichen die Umwandlung der Drehbewegung der Scheibe 33 in eine lineare Verti— kalbewegung des Kolbens 29«

Der Lauf des Motors 30 wird durch einen Unterbrecher 35 gesteuert, der in seinem an die Wechselstromquelle 25 geschalteten SpeiseStromkreis angeordnet ist und durch Erregung eines Relais 37 betätigt wird. Zwei Elektroden 38, 39 sind mit der Erregerspule des Relais 37 und mit einer Gleichstromquelle 40 in Reihe geschaltet, wobei die Elektrode 38 in das schmelzflüssige Metall getaucht ist, während die Elektrode 39 so angeordnet ist, daß sich ihr unteres Ende auf dem gewünschten Niveau des Metalls befindet. ,Zwei Unterbrecher 41 und 42 dienen dazu, die Speisekreise des Motors 30 und des Relais 37 zu unterbrechen.

Auf diese Weise wird erreicht, daß, wenn die Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls das gewünschte Niveau erreicht, durch dieses Metall hindurch ein galvanisoher Kontakt zwischen den Elektroden 38 und 39 hergestellt wird, wodurch der Erregerkreis des Relais 37 geschlossen und der Motor 30

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liber den Unterbrecher 35 stillgesetzt wird. Wenn die Oberfläche des Metalls dagegen unter dem gewünschten Niveau liegt, wird der galvanische Kontakt unterbrochen, das Relais 37 wird energielos und der Unterbrecher 35 sehließt sich. Dander Motor 30 jetzt mit Strom gespeist wird, treibt er den Kolben 29 so an, daß dieser sich fortschreitend nach unten bewegt, was zur Folge hat, daß die Obejrf^l^che des Metalls ansteigt, bis sie wieder das gewünschfe te Niveau erreicht und das Abschalten des Motors 30 bewirkt.

Die Vorrichtung weist ferner ein Reinigungsorgan 36 zum Reinigen der mit dem schmelzflüssigen Metall in Berührung kommenden Oberfläche der Trommel l6 auf.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, unterscheidet sich die Variante der Vorrichtung von der Ausführungsform nach Fig. 1 nur darin, was den Regler des Niveaus der Ober— fläche des schmelzflüssigen Metalls anbetrifft. Deshalb sind die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform bereifte pbesghjTJebenen gleichen Elemente in Fig. 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Niveauregelung des schmelzflüssigen Metalls erfolgt ' in dieser Ausführungsvariante mittels einer Stange 43 aus . dem zur Herstellung des gewünschten Erzeugnisses bestimmten Metall, die über, ein um zwei Rollen 45» 46 geführtes flexibles Seil 44:jmisfcneinem Elektromotor 30 verbunden ist, der

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auf die gleiche Weise wie der Motor 30 des Reglers der in Fig. i dargestellten Ausführungsform betätigt wird und dazu dient_f die Stange 43 fortschreitend nach unten zu bewegen, wenn die Oberfläche des Metalls unter dem gewünschten Niveau liegt. Dabei wir das untere Ende der Stange 43 fortschreitend in das flüssige Metall getaucht und zum Schmelzen gebracht, so daß die Oberfläche des Metalls bis auf die gewünschte Höhe ansteigt. Wenn dieses Niveau erreicht ist, wird der galvanische Kontakt zwischen

den Elektroden 38 und 39 hergestellt, der Motor 30 kommt ™ zum Stillstand, und die Abwärtsbewegung der Stange 43 wird unterbrochen.

Das Rohr 28 kann auch dazu verwendet werden, ein Schutzgas wie Argon im wesentlichen unter atmosphärischem Druck einzulassen, um die Oxydation an der Oberfläche des Metalls zu?, verhindern«

Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellungsweise, wie das d Metall von dem an der Auslaßöffnung der Mündung 10 gebildeten Meniskus aus von der Trommel l6 mitgenommen wird. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, kann der punktiert diarges?feellte Meniskus mehr oder weniger gekrümmt sein, entsprechend der Höhe H des Metallniveaus über dem Rohr 7, di..h. über der Aeftse der Öffnung der Mündung 10. Die Höhe H, die man bei der Herstellung des Erzeugnisses beibehält, wird so gewählt, daß sie zwischen den beiden Extremlagen I II liegt, die dem zur Bildung eines konvexen Meniskus

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erforderlichen Mindestdruck bzw. dem Maximal druck entsprechen, der die Grenze des statischen Gleichgewichts bildetj bei ÜberSteigung dieses Druckes zerreißt der Meniskus und das Metall ergießt sich infolgedessen aus der Mündung 10. ".-.-'.

Die Maximalhöhe H₁₁ (in cm) für Mündung mit Ausströmungsöffnungen geringer vertikaler Abmessungen in der Größenordnung von einigen Millimetern kann in den meisten Fällen mit Hilfe der folgenden Formeln berechnet werden:

a) Für kreisförmige Ausströmungsöffnungen:

«* - 2 T
^ΛΙΙ - Rvp.g.

worin T die Oberflächenspannung (dyn/cm) des Materials an der Öffnung ist.

R ist der Radius (cm) der Öffnung, ρ ist das spezifische Gewicht (g/cm⁵) des geschmolzenen

Materials in dem Behälter,
g ist die Gravi^at ixaiskqn st ante (cm/s ).

b) Für rechteckige Ausstrpmungsöffnungen mit den Abmessungen a b, wobei a die vertikale Abmessung und b si Ie horizontale Abmessung und a viel kleiner als b

worin T und g dieselbe Bedeutung wie oben haben.

Herstellung eines gegebenen Erzeugnisses mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Vorrichtung verfährt man wie

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folgt:

Nachdem in aas Auslaßende des Rohres 7 eine Mündung 10 eingesetzt worden ist,, deren Öffnung in Abhängigkeit von dein Querschnitt des gewünschten Erzeugnisses gewählt wurde, werden die Heizelemente 5* 9 eingeseifaaltet, um den Behälter 1 und das Bohr 7 vorzuwärmen. Anschließend wird das Metall langsam in den Benälter 1 eingebracht, um darin ein Bad aus schmelzfluss!gern Metall mit konstanter Temperatur zu bilden, dessen Oberfläche fortschreitend steigt. Wenn das Niveau des sehmelzflüssigen Metalls eine Höhe über dem Rohr 7 erreicht hat, die ausreicht, daß das Metall einen aus der Ausflußöffnung.der Mündung 10 herausragenden, zweckdienlichen, konvexen Meniskus bildet, wird die Einführung des Metalls in den Behälter l eingestellt. Es ist offensichtlich, daß das gewählte Niveau zwischen den obenerwähnten Grenzen I, II auf einer Höhe H liegen wird, die einen Meniskus ergibt, der genügend gewölbt ist, um mit der Trommel l6 in Berührung gebracht werden zu können.

Sodann %ird die Höhe der Elektrode 39 so eingestellt, daß das untere Ende der letzteren mit der in der gewünschten Höhenlage befindlichen Oberfläche des Metalls in Berührung kommt, worauf die Unterbrecher ¹H, 42 geschlossen werden, um den Motor 30 und das Relais 37 in Betriebsbereitschaft zu versetzen.

Mit. Hilf e des Bades 18 wird die Trommel 16 dann auf eine Temperatur von mindestens hO C erwärmt und mit einer .

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Umfangsgeschwindigkeit in Drehung versetzt, die der gewünschten Geschwindigkeit der Metallzuführung entspricht. Darauf wird der an der Öffnung der Mündung 10 entstandene Meniskus mit der Umfangsoberflache der Trommel 16 in Berührung gebracht, indem die horizontale und vertikale Stellung des Auflagers 6 verstellt wird. Um das gewünschte gleichmäßige Erzeugnis zu erhalten, können die verschiedenen Parameter wie Drehzahl und Temperatur der Trommel, die fe Temperatur des Metalls an der Ausflußöffnung und der Mindestabstand zwischen dieser Öffnung und der Trommel anschließend nachgestellt werden, so daß das schmelzflussige Metall gleichmäßig mitgenommen wird und das Erzeugnis auf einem Teil der Trommel 16 fortschreitend erstarrt. Schließlich können nicht dargestellte geeignete Abnahmemittel, wie beispielsweise Rollensysteme, verwendet werden, um das erstarrte Erzeugnis von der Trommel ±6 zu trennen.

Das so erhaltene Erzeugnis kann selbstverständlich einem ^v Zieh- oder Walzvorgang unterzogen werden, um seine Form oder seine Oberflächengüte zu verändern.

Die optimalen Betriebsbedingungen der Vorrichtung gemäß., der Erfindung können somit von JFaIl zu Fall leicht bestimmt^ werden, indem xJie Temperatur des schmelzflüssigen Materials am Meniskus, die Temperatur der beweglichen, das Material mitnehmenden Oberfläche und die Geschwindigkeit dieser Oberfläche der Reihe nach verändert werden, bis man das gewünschte Erzeugnis erhält.

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Es ist ratsam zu beachten, daß das Verhältnis H_TT : II_T der Grenzhöhen, zwischen den sich das Niveau des Metalls bei der Fertigung bewegen kann, leicht 5:i sein kann. Es ist somit offensichtlich, daß die Höhe H für die' Herstellung des Erzeugnisses nicht kritisch ist, voraxisgesetzt, daß sie zwischen den genannten Höhengrenzen gehalten wird, die erforderlieh sind, um die Berührung der Trommeloberflache mit dem Meniskus aufrechtzuerhalten.

Es ist auch zu beachten, daß das Verfahren nach der Erfin- % dung es gestattet, die Erstarrungsgeschwindigkeit des Materials auf der beweglichen Oberfläche genau zu steuern, indem die Geschwindigkeit sowie die Temperatur dieser Oberfläche geregelt werden. Dadurch ist es 'möglich, die ftristallstruktur des Erzeugnisses in der Weise zu bestimmen, daß das Erzeugnis die gewünschten mechanischen Eigenschaften erhält»

Die obenbeschriebene Vorrichtung hat die Herstellung ^

verschiedener kontinuierlicher Erzeugnisse, insbesondere von Drähten und Bändern aus Aluminium, aus der unter dem Garnen AIiTI-COHRODAL bekannten Legierung, aus Kupfer und Otts Stahl ermöglicht, wobei diese Erzeugnisse gleichmäßige Abmessungen hatten und von zufriedenstellender Qualität waren.

Beispiel i

Zur Herstellung von gleichmäßigen Drähten aus Aluminium, Kupfer und Flußstahl (l^c,'o C) und mit einem Durchmesser von

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2 mm wird die Vorrichtung mit einer Mündung mit kreisrunder Öffnung von 2 mm Durchmesser und: mit einer Trommel von 200 nun Durchmesser versehen. Sodann wird die Fertigung in der vorstehend oeschriebenen Weise aufgenommen, wobei
für die verschiedenen Parameter die folgenden Werte gewählt werden;

Al £ü Stahl

Temperatur des Metalls an der

Öffnung der Mündung in ⁰C , ?20 .Ü5O

Temperatur der Umfangsoberflache

der Trommel in °C 80 95 95

Drehzahl der Trommel in U/min 60 60 60

Mindestabstand zwischen Öffnung

der Mündung und Trommel in nun 0,3 0,3 0,3

Höhe II der Oberfläche des Metalls

über der Achse der Mündung in mm 10 10 10

Die Ilerstellungsgesohwindlgkeit, die der Umfangsgeschwin-™ digkeit der Trommel entspricht, beträgt etwa 38 Jn/mln„

Beispiel 2

Zur Herstellung von Bandmaterial aus Anti-Gorrodal-Legierung (Al: 96,5.■ bie,.9t7-,8Stf Si: 0,5 bis 1,5%; Mn: 0,2 bis 1% Mg: 0,5 bis 1^₀ ) wird dieselbe Trommel wie im Falle des
Beispiels,! verwendet. Um zwei Ausführungen von Bandmaterial (A, B) in den Abmessungen 6 χ 0,5 bzw. h,5 χ 1 mm zu erhalten, vird die Vorrichtung mit einer Mundung

1 '

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ausgerüstet, deren öffnung die .folgenden Abmessungen

A B

Breite in mm 8 6

Höhe in mm 1 1,5

Sodann wird die Fertigung in 6eT obenbeschriebenen Weise aufgenommen, wobei für die verschiedenen Parameter die folgenden Werte gewählt werden:

- A ü

Temperatur der Legierung an der

Öffnung der Mündung in ⁰G 685 700

Temperatur der Umfangsoberflache der

Trommel in °G 50 60

Drehzahl der Trommel in u/niin 10 7

Mindestabstand zwischen Öffnung

der Mündung und Trommel in mm 0,8 1

Höhe der Oberfläche der Legierung

über der Achse der Mündung in mm 15 10

Die Produktionsgeschwindigkeit betrug 6 bzw. 4,4 m/min. Es ist zu bemerken, daß die der Trommel abgekehrte Oberfläche der Bänder konvex war. Es genügte jedoch ein einziger Walzvorgang, der auf der Trommel selbst mittels einer auf das teilweise erstarrte Band einen Druck ausübenden Walze durchgeführt wurde, um ein im Querschnitt rechteckiges Erzeugnis zu erhalten, dessen Oberflächen vollkommen glatt waren und dessen Stärke durch Veränderung des durch die Walze ausgeübt^j.DjöiÄk^. LQißlijt geregelt werden konnte.

Es ist zu bemerken, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel erhöht werden kann, um so ein Erzeugnis zu erhalten, dessen Querschnitt kleiner als der der Mündungsoffnung ist.

Die obenbeschriebene Vorrichtung ist auch zur Herstellung von Aluminiumfasern verhältnismäßig geringer Länge verwendet worden, wobei die Trommel 16 mit weit höheren Drehzahlen als oben angegeben angetrieben wurde.

·
Zweckmäßigerweise ist noch zu erwähnen, daß das Verfahren gemäß der Erfindung auch zur Herstellung eines kontinuierlichen Erzeugnisses aus anderen als den oben beispielsweise angeführten Werkstoffen geeignet ist. Insbesondere kommen solche Werkstoffe in Betracht, die durch Ziehen oder Walzen nicht verarbeitbar sind, wie beispielsweise brüchige intermetallische Verbindungen mit kubisch zentrierter Kristallstruktur ("ccc" genannt) oder Metalloxide.

Selbstverständlich sind noch zahlreiche andere Varianten der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung möglich. So kann an Stelle eines Niveaureglers, der das Material an der Mündungsöffnung unter dem zur Bildung eines Meniskus erforderlichen Druck hält, beispielsweise eine Einrichtung vorgesehen sein, die es ermöglicht, den Druck eines mit der Oberfläche des in dem Behälter befindlichen Materials in Berührung stehenden Gases zu regeln. Diese Einrichtung ist folglich dazu bestimmt, den Druck des Gases in dem Maße zu erhöhen, wie der Spiegel des Metalls in dem Behälter während des Betriebs der Vor—

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richtung fällt, und zwar in der Weise, daß der Druck des Materials auf dein an' der Mündung soff nung erwünschten Wert gehalten wird. Dadurch wird es möglich, eine verhältnis-MiQig große Säule, d;h. eine größere Reserve an Metall in dem; Behälter zu haben, indem ein Gasdruck gewählt wird, de* niedriger als der atraosphärische Druck ist.

Fernerist.es selbstverständlich^ daß die zur Bildung des Meniskus aus schmelzflüssigem Metall dienende Mündung auch in jede andere als die horizontale Richtung gebracht werde» kann.

Patentansprüche:

^: ^r , 00 983 8/0301

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Claims

PATBNTAN WA'LTt. PATENTANWALTDIPL-INCR-MDUER-BORNEr PATENTANWALT D I P L.-1NiG. MAN S - H. WEY BERLIN-DAHLEM 33 · PO DBIELSKIALLEE 68 *[Q a M D NC H EN 22 · Wl DE N MAYE RSTRASS E 49 TEL. 03Π . 742907 · TELEGR. PROPINDUS - TELEX 0184057 ^1 ** TEL. 0811 · 225585 - TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0524244 Berlin, den 5. Juli 1967 THE BATTELLE DEVELOPMENT'CORPORATION 505 King Avenue, Columbus / Ohio (USA) P a ten t ans ρ rue he

1. Verfahren zur Herstellung eines kontinuierlichen Erzeugnisses, insbesondere eines Metalldrahtes oder -bandes, aus einem schmelzflüssigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß das auf eine über seinem Schmelzpunkt liegende Temperatur gebrachte Material aus einem Behälter (l) der Auslaßöffnung einer Mündung,(lQ) zugeführt wird, der Druck in dem Material an der Mündungsöffnung auf einem Wert gehalten wird, der dem zur Bildung eines aus der Münduiigsöffnung- hervorspringenden . konvexen Meniskus erforderlichen statischen Gleichgewicht entspricht, eine Oberfläche (l6) in der Weise an der Düsenöffnung vorbeibewegt wird, daß sie mit dem den Meniskus bildenden Material in Berührung koEsmt, wobei diese Oberfläche (16) auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, so daß auf diese Weise das schmelz-

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flüssige Material von der Oifcwejrf lache (l6) mitgenommen wird und auf dieser fortsclireitsend erstarrt, um das gewünschte Erzeugnis zu bilateaa,.

"2... Verfahren aaaeh Ansprueli I₃ dadurch gekennzeichnet, das Uiveau des sehmelzilüssigeai Materials in dem Behälter geregelt wird., mm das Material au der Mündungsöffnung unter äem zwc Biliducng des Meniskus erforderlichen Druck zu haltern.

3. Verfahren nach AnsjjTUGb. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck eines mit der Oberfläche des in dem Behälter befindlichen Materials in Berührung stehenden Gases geregelt wird, um das Material an der Mündungsöffnung unter dem zur Bildung des Meniskus erforderlichen Druck zu halten.

k. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Materials in dem Behälter unter atmosphärischem Druck gehalten wird und daß seine Höhe über der Mundurigsöffnung auf einem konstanten Wert gehalten wird, bei dem sich das Gleichgewicht zwischen dem statischen Druck und der Oberflächenspannung des Materials an der Düsenöffmmg einstellen kann.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Inertgasatmosphäre mit der Oberfläche des schmelzflüssigen Materials in dem Behälter in Berührung steht. '

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Argon verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in dem Behälter (l) und in der Mündung (lO) so erwärmt wirb", daß seine Temperatur an der MündungsÖffnung konstant bleibt und dort mindestens 20⁰C über dem Schmelzpunkt des Materials liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Oberfläche (l6) auf einer konstanten Temperatur von mindestens 40 C gehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Oberfläche (l6) mittels einer Flüssigkeit von konstanter Temperatur auf einer gleichbleibenden Temperatur gehalten wird.

^ 10.Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen unter atmosphärischem Druck gehaltenen Behälter (l) mit mindestens einem mit einer Mündung (lO) versehenen Abflußrohr (7)» eine.regelbare Heizeinrichtung (5» 9)_f mit der das Material in dem Behälter (l) und in dem Abflußrohr (7) in schmelzflüssigem Zustand auf einer über seinem Schmelzpunkt liegenden konstanten Temperatur gehalten werden kann, einen Regler, der dazu dient, den Spiegel des schmelzflüssigen Materials auf einem gewünschten gleichbleibenden Niveau zu halten, eine um eine horizon·

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νΟ

tale Achse drehbare Trommel (l6), die so angeordnet ist, daß ihre Umfangeoberfläche relativ zur Öffnung der Mündung (to) und in einem gegebenen Abstand von derselben beweglich ist, einen ersten regelbaren Antrieb, der dazu dient, die Trommel (l6) mit einer gegebenen Drehzahl in Drehung zu versetzen, und eine Einrichtung, die einen Flüssigkeitsstrom mit regelbarer Temperatur liefern kann, der dazu bestimmt ist, im Innern der Trommel (l6) umzulaufen und so deren Oberfläche auf einer gewünschten konstanten Temperatur zu halten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler einen Kolben (29) aufweist, der mittels

- einte's Zweiten Antriebs höhenverstellbar ist, welcher durch einen auf dem gewünschten Niveau der Oberfläche des in dem Behälter (l) befindlichen schmelzflüssigen Materials angeordneten Detektor gesteuert wird, in der Weise, daß der Kolben (29) regelbar bewegt und in das Material eingetaucht, werden kann, um jede Abweichung der HoKe-dieser Oberfläche von dein gewünschten Niveau rückgängig zu machen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichn t, daß der zweite Antrieb einen Elektromotor (30) umfaßt, der so eingerichtet ist, daß er den Kolben (29) abwärtsi-'bevejit,p-bis das ervräimie Xiveau erreicht ist.

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BAD ORIGINAL

1 .

±5/, Vorrichtung naefli itaspFtteft IQ- Ms Ig* nett» daß" «Jer Detektgi? ntliieestöös eiae ß äufweflst',· 4ϊβ SQ attge«»rin#-fc ist," ÖsiiB ifer pfiteres- Eaäe ätpf dem ge^ifünseliteii Miveäp liegt^ so daß,' wep¥| 3ieii die Öbcirf lache fles M^tertais auf dem gewitaseht^ii HfJyeau befindet, zwischen der Ele&trode_ (39) vmä dem Material ein gäiyaiiischer Kontakt hergestellt liird, der dazu Bestimmt ist, den Motor (3Ö) alizu schalt en.

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