DE3049353A1 - "verfahren zur herstellung eines metallgegenstandes von grosser laengenausdehnung durch kontinuierliches giessen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens" - Google Patents

Description

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.

Verfahren zur Herstellung eines Metallgegenstandes von großer Längenausdehnung durch kontinuierliches

Gießen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein die Technik des Schmelzens und Verfestigens von Metall und befaßt sich insbesondere mit einem neuen, kontinuierlichen Gießverfahren zur Herstellung von Metallgegenständen mittels einer einzigartigen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und mit den damit erhaltenen, neuen Produkten.

Das kontinuierliche Gießen ist schon seit langem eines der lebhaftesten Bereiche der Innovation auf dem metallurgischen Gebiet, und demzufolge ist ein relativ grosses Volumen an Patent- und anderer technischer Literatur vorhanden und die Fülle der Veröffentlichungen ist ständig im Wachsen. Aus einer Vielzahl von Gründen wurden jedoch vergleichsweise sehr wenige der in dem voluminösen Stand der Technik beschriebenen Ideen in betriebsfähiger Form verwirklicht. Die Systeme zum kontinuierlichen Gießen von Metall, welche einen solchen Stand er-

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reicht haben, beziehen gewöhnlich die Verwendung von irgendeinem Typ des mechanischen Kontakts mit der Form ein, um das geschmolzene Kupfer in Kontakt zu halten und zu formen, während es sich verfestigt. Diese Formen haben die Gestalt von Gießtrommeln und Gießbändern, und können im Fall des sogenannten "Tauchformungs"-Verfahrens die Form eines Keimstabes aufweisen, der im wesentlichen eine innere Form ist.

Wie dies mehr im einzelnen weiter unten entwickelt werden wird, umfaßt die vorliegende Erfindung als zentrales Merkmal die Verwendung eines elektromagnetischen Wechselfeldes zur Schaffung, Förderung und Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Kontaktes mit irgendeiner haltenden Oberfläche einer sich nach oben bewegenden Säule aus geschmolzenem Metall, eliminiert die Notwendigkeit für die Gießtrommel, das Gießband, den Keimstab oder andere, derzeit in der Industrie eingesetzten Kontaktformen. Ausser der Vereinfachung der kontinuierlichen Metallguß-Formen und anderer kommerzieller Produktionssysteme eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit zur Herstellung kleiner bis mäßiger Mengen an Messing-,Nickel- und anderen Metallstäben durch kontinuierliches Gießen anstelle des kostspieligeren Gießens eines Knüppels und Warmwalz-Verfahren, wie sie derzeit üblich sind.

Mit im allgemeinen den gleichen Zielen vor Augen haben andere die Verwendung einer elektromagnetischen Form zum Halten eines Metallschmelzbades auf der Oberseite eines sich nach unten bewegenden Blockes vorgeschlagen, während die äußeren seitlichen Teile des Schmelzbades verfestigt werden. Dieser allgemeine Ausgangspunkt, ist in der US-PS 3 46 7 166 beschrieben und weiter in den US-PSen 3 605 865,

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3 735 799, 4 014 379 und 4 126 175 entwickelt. In jedem Fall ist der Anwuchs longitudinal, wobei die Schmelze dem oberen Ende des sich nach abwärts bewegenden Blockes halbkontinuierlich oder kontinuierlich unter Gefälle zugeführt wird. Einer der ernsthafteren Nachteile dieses Vorgehens besteht darin, daß die "Betriebssicherheitseigenschaften" beim Gießen nach unten fehlen. So wird in dem Falle eines unerwarteten Stromausfalles geschmolzenes Metall aus der nach unten gießenden Vorrichtung herausspritzen, anstatt daß es nur, wie in der vorliegenden Erfindung, in den Vorratsbehälter zurückläuft. Außerdem erfordern die Möglichkeiten des Überlaufens der Schmelze oder eines Ausbruchs derselben beim Gießen in Abwärtsrichtung eine konstante, sorgfältige Steuerung von sowohl der Schmelzbeschickungsgeschwindigkeit, als auch der Geschwindigkeit, mit welcher der Block entfernt wird. Darüber hinaus sind diese Geschwindigkeiten in drastischer Weise durch ein Wärmeaustauschproblem beschränkt, welches demzufolge das kommerzielle Potential dieses speziellen Typs des kontinuierlichen Gießens erniedrigt.

Gemäß einem anderen, neueren Ausgangspunkt, der in den US-PSen 3 746 077 und 3 872 913 beschrieben ist, wird geschmolzenes Metall, das entweder hydrostatisch gezwungen, oder durch ein Vakuum nach oben in eine offenendige, vertikal angeordnete, mechanische Form gezogen wurde, als frischgeformtes und gekühltes Gießprodukt diskontinuierlich und intermittierend aus dem physikalischen Kontakt mit dem oberen Ende der mechanischen Form, welche das geschmolzene Metall enthält, entfernt. Auf diese Weise wird das ausfallsichere Merkmal erreicht, jedoch lediglich durch das Hinnehmen der größeren Nachteile der Außenkontakt form.

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Aufgrund der Erfindung und der unmittelbar nachstehend und im Detail unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschriebenen Befunde können die oben angegebenen und andere zu beschreibende wichtige Vorteile als Ganzes bei Herstellungsverfahren von kontinuierlichem Metallguß erzielt werden. Ferner sind diese Ergebnisse bei der Fertigung von Kupfer- und anderen Metallstäben erzielbar, die in der üblichen Weise zur Herstellung von Draht gewalzt, geglüht und gezogen werden können. Außerdem wird die Verfahrensökonomie nicht bestraft, sondern im Gegenteil ermöglicht die Erfindung auf gewissen Produktionsgebieten eine wesentliche Kostensenkung. Beispielsweise ermöglicht die Erfindung die Herstellung von Schweißdrähten und anderen Produkten, in welchen die Korngröße nicht von primärer Bedeutung ist, durch kontinuierliches Gießen direkt zur endgültig gewünschten Größe. Als weiterer wichtiger Vorteil ist die vorliegende Erfindung ganz allgemein keinen Beschränkungen in der Zusammensetzung unterworfen, und sie ist auf die Fabrikation von Kupferstäben sowohl aus Kupfer mit hohem, als auch mit niedrigem Sauerstoffgehalt anwendbar, und auch auf die Herstellung von Stäben und anderen Formen mit größeren Längen aus anderen Metallen und Legierungen, wobei Aluminium, Legierungen auf Aluminiumbasis, Legierungen auf Kupferbasis, Stahl, und dergleichen eingeschlossen sind, obwohl die Erfindung nicht auf diese Metalle beschränkt ist.

Die vorliegende Erfindung hat als Kernpunkt das grundlegende neue Konzept des kontinuierlichen Gießens in der Richtung nach oben durch Bewegen einer flüssigen Metallsäule in und durch eine Formungszone, in welcher diese, während sie einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird, welches die zur Entfernung des erhaltenen gegosse-

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nen Produktes aus der Formungszone erforderliche Kraft verringert, fortschreitend abgekühlt und verfestigt wird. Dieser wichtige neue Effekt des elektromagnetischen Feldes wird gemäß der vorliegenden Erfindung entweder durch Erleichtern, oder durch Halten der geschmolzenen Metallsäule über den größeren Teil ihrer Länge hinweg, und insbesondere in dem Teil von ihr, in deren Bereich die Verfestigung erfolgt, bewirkt. Die Erleichterung wird mittels elektromagnetischer fortschreitender Wellen bewerkstelligt, die bei der bevorzugten praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung so angewandt werden, daß der überwiegende Teil der Länge der Säule während des Gießverfahrens im wesentlichen gewichtslos gehalten wird. Bei dem Festhalteverfahren ist das elektromagnetische Feld stationär, wird jedoch gleichfalls kontinuierlich angelegt, wobei es dazu dient, die Säule aus flüssigem Metall über den größten Teil ihrer Länge frei von einem Kontakt mit der physikalischen Formstruktur zu halten. Als eine andere Alternative der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung können das Erleichtern und die Haltewirkungen gleichzeitig angewandt werden, derart, daß eine Säule aus geschmolzenem Metall aufgebaut und im wesentlichen gewichtslos und frei von einem Kontakt mit der physikalischen Formstruktur über den grösseren Teil ihrer Länge gehalten wird. Demzufolge erfüllen die elektromagnetischen Mittel sowohl die Hebefunktion, als auch die Halte- oder Formfunktion.

Es ist zu ersehen, daß mit dieser grundsätzlich neuen Abkehr von der früheren Praxis wichtige Vorteile verbunden sind, und daß die elektromagnetische Erleichterung die Möglichkeit für hohe Produktionsgeschwindigkeiten vermöge der Tatsache zuläßt, daß, weil die Metallsäule im wesent-

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lichen gewichtslos ist, es nicht erforderlich ist, den frisch verfestigten Teil des Metallproduktes zur Entwicklung einer ausreichenden Festigkeit zum Halten des darunterliegenden Metallgewichts und auch um den Zugkräften zu widerstehen, die bei der Überwindung der Formreibung bei der Entfernung des Produktes aus der Formungszone auftreten, zu kühlen. Mit anderen Worten gesagt, ist die zum Abziehen des verfestigten Metallproduktes aus der Form erforderliche Arbeitsleistung sehr beträchtlich bei diesem Arbeitsverfahren verringert, weil die Arbeitsleistung eine Funktion der Form-Gießling-Reibung ist, und diese Reibung proportional der Druckkraft an der Grenzfläche ist. Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung ist die Druckkraft wegen des gewichtslosen Zustandes des geschmolzenen Metalles der Säule und dem demzufolge drucklosen Kontakt der Säule mit der Form verschwindend klein. Ein Hauptvorteil des elektromagnetischen Haltens wird hierdurch ohne Beeinträchtigung der Wärmeaustauschwirksamkeit der physikalischen Form erzielt, da bei der bevorzugten praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung keine Notwendigkeit für einen signifikanten Zwischenraum oder eine Spalte zwischen der physikalischen Form und der geschmolzenen Metallsäule über den größeren Teil der Länge der letzteren besteht.

Eine neue Möglichkeit für größere Produktionsgeschwindigkeiten wird gleichfalls durch das Halteverfahren und die Kombination von elektromagnetischer Erleichterung und dem Halteverfahren dieser Erfindung geboten. Demzufolge wird in jedem Fall die zur Entfernung des frisch verfestigten Produktes und des Vorwärtsrückens der Säule aus geschmolzenem Metall durch die Verfestigungszone benötigte Kraft durch Eliminierung der Reibungs- und Adhäsionskräfte we-

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sentlich verkleinert. Weiterhin ist es im Hinblick auf die Wärmeaustausch-Wirksamkeit möglich/ einen guten Wärmeübergang in jedem Verfahren zu erzielen, indem man die Breite des Spaltes zwischen der Säule aus geschmolzenem Metall und der umgebenden physikalischen Form so niedrig wie möglich hält.

Ein weiterer Vorteil des kombinierten Verfahrens besteht darin, daß die Erleichterung leicht bewerkstelligt und unter enger Steuerung über einen weiten Bereich von zugeführter Leistung aufrechterhalten werden kann. So wurde überraschenderweise festgestellt, daß dieses Verfahren eine bemerkenswerte selbstregulierende Eigenschaft aufweist, wobei die haltenden und erleichternden Kräfte hinsichtlich ihrer Verfahrenswirkungen in Wechselwirkung stehen. Mit dem auf einen gewünschten Wert fixierten Durchmesser der Säule führt ein Anstieg in der nach oben gerichteten Laufgeschwindigkeit der Säule der Metallschmelze zu einer Verringerung der Größe ihres Querschnittes und demzufolge zu einer Abnahme der auf die Säule angewandten elektromagnetischen Hubkraft. Wenn sich die nach oben gerichtete Geschwindigkeit dann erniedrigt und der Querschnitt der Säule demzufolge wieder ansteigt, erhöht sich die Hubkraft, so daß das System, obwohl es eine leichte Schwankungstendenz aufweisen kann, niemals weit vom Gleichgewicht entfernt und das Produkt in der Größe des Querschnittes und der Form im wesentlichen gleichmäßig sein wird.

Wie ganz allgemein oben bereits angegeben, wurde ferner festgestellt, daß diese neue, kontinuierliche Gießmethode sowohl in bevorzugten, als auch in alternativen Verfahren in weitem Umfang auf Metalle, Metallmischungen,

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Metall-Legierungen und tatsächlich auf alle elektrischleitenden geschmolzenen Materialien anwendbar ist, die durch Wärmeentzug verfestigt werden können. Ein anderer eng verwandter, unerwarteter Befund ist, daß in dem Zustand, wo der Flüssigkeitsdruck im wesentlichen Null ist, in der Säule aus flüssigem Metall noch ein ausreichender induzierter Wirbelstrom vorhanden ist und demzufolge ein Durchrühren der Flüssigkeit der Säule erfolgt, wenn die Verfestigung rasch mit dem Durchlaufen der Säule durch die Erleichterungszone voranschreitet, so daß ein hohes Ausmaß an homogenem Gießprodukt offensichtlich sogar in denjenigen Metallmischungen erzielt wird, die eine ausgeprägte selektive Neigung zur Entmischung und Verfestigung aufweisen.

Ganz allgemein und in Umrissen beschrieben umfaßt das Verfahren der vorliegenden Erfindung, welches vorhergehende Erfindungen und Entdeckungen in sich vereinigt, die Stufen des Ausbildens eines länglichen, sich nach oben erstreckenden elektromagnetischen Wechselfeldes, des Einführens von flüssigem Metall in den unteren Teil des Feldes, das Verfestigen des Metalls, während dieses sich nach oben durch das Feld bewegt, und das Entfernen des verfestigten Metallproduktes aus dem oberen Teil des Feldes .

Wie bereits früher angegeben, umfaßt das Verfahren der vorliegenden Erfindung, kurz beschrieben, das kontinuierliche Gießen gemäß den unmittelbar vorstehend beschriebenen Stufen, und insbesondere die Stufe des elektromagnetischen Erleichterns des flüssigen Metalls in dem Feld bis zu einem Ausmaß, daß ein überwiegender Teil des Metalls im wesentlichen schwerelos ist und in drucklosem

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Kontakt mit der umgebenden physikalischen Formstruktur steht.

Desgleichen umfaßt die Erfindung, ebenfalls kurz beschrieben, in einer anderen Form die Stufen des oben ganz allgemein und in Umrissen beschriebenen Verfahrens, und insbesondere die Stufe des elektromagnetischen Erleichterns eines überwiegenden Teiles des flüssigen Metalls bis zu einem im wesentlichen schwerelosen Zustand, und das gleichzeitige elektromagnetische Halten des schwerelosen, flüssigen Metalls außer Kontakt mit einer seitlichen Tragekonstruktion.

Als eine andere alternative Arbeitsweise des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird das elektromagnetische Feld in einer solchen Weise angelegt, daß die Oberfläche des überwiegenden Teiles des flüssigen Metalles in dem Feld außer Kontakt mit der Trägerformstruktur gehalten wird, insbesondere in dem entscheidenden Teil der Säulenlänge, wo die Verfestigung des Metalls stattgefunden hat. In dieser Arbeitsweise wird nur das Haltemerkmal einbezogen, das flüssige Metall nicht elektromagnetisch erleichtert.

In einer weiteren bevorzugten Arbeitsweise des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist der Erleichterungseffekt derart, daß zumindest ein Teil der Säule des flüssigen Metalls im wesentlichen ohne Flüssigkeitsdruck, das heißt im wesentlichen schwerelos ist. Die zur Bewegung der Säule nach oben aus der Formungszone heraus angewandte Hubkraft wird vermittels eines Ausgangsstabes geschaffen, der in der Anfangsphase des Verfahrens mit der Säule des flüssigen Metalls, das in Kontakt mit dem unteren Ende

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des Stabes erstarrt, verbunden. Das Herausziehen des Stabes und nachfolgender, fortschreitend verfestigter Teile des gegossenen Körpers nach oben wird durch geeignete Mittel bewerkstelligt, während das untere Ende der Säule des flüssigen Metalls kontinuierlich unter stabiler Aufrechterhaltung des kontinuierlichen Gießverfahrens gebildet wird.

Bei einer alternativen Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens, in welcher kein wesentlicher elektromagnetischer Erleichterungseffekt auf die Säule des flüssigen Metalls angewandt wird, wird die Säule über einen wesentlichen Teil ihrer Länge, und insbesondere in dem Bereich, wo die Verfestigung erfolgt, außer Kontakt mit der Oberfläche der umgebenden Formstruktur gehalten. Demzufolge wird die Säule elektromagnetisch durch ein stationäres, elektromagnetisches Feld, das als strukturlose Form dient, gehalten, und die Größe des Querschnitts der Säule ist folgerichtig leicht regelbar, und die Länge der so gehaltenen Säule des flüssigen Metalls ist eine Sache der Wahl, da ein einziges derartiges Feld, oder eine Reihe von benachbarten, stationären, elektromagnetischen Feldern verwendet werden kann.

In jeder dieser alternativen Arbeitsweisen der praktischen Durchführung der Erfindung ist die Länge des elektromagnetischen Feldes geeigneterweise größer, und vorzugsweise beträchtlich größer als der Durchmesser des Feldes, und die Länge der erleichterten Säule ist bei der besten Arbeitsweise größer als ihr Durchmesser.

Die neue Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die ebenfalls kurz beschrieben wird, umfaßt einen länglichen röh-

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renförmigen Gußbehälter, der in aufrechter Stellung zur Aufnahme von flüssigem Metall zur Verfestigung angeordnet ist, Mittel für die Zuführung von flüssigem Metall in den unteren Teil dieses Behälters, mit dem Behälter zum Kühlen und Verfestigen des darin befindlichen flüssigen Metalls verbundene Wärmeaustauschermittel, Mittel zum Entfernen des verfestigten Metalls von dem oberen Teil des Behälters, und Mittel zur Erzeugung eines um den Behälter entlang eines Teiles seiner Länge herum angeordneten elektromagnetischen Feldes. Die Mittel zur Erzeugung des Feldes können eine Vielzahl von elektromagnetischen Wicklungen für eine Verbindung mit aufeinanderfolgenden Phasen einer mehrphasigen, elektromagnetischen Stromquelle zur. Erzeugung eines nach oben gerichteten Hubeffektes in einer Säule des flüssigen Metalls in dem Behälter einschließen. Unter "Hubeffekt¹¹ wird verstanden, daß eine kontinuierliche Säule aus flüssigem Metall in Kontakt mit dem unteren Ende des produktbildenden Stabes nach oben drängt. Auf diese Weise werden Poren und Lunker-Blasen vermieden. Mehr im einzelnen schließt die Vorrichtung einen Tiegel für die Aufnahme eines Bades von geschmolzenem Metall ein, das mit dem unteren Ende des Gießbehälters kommuniziert und ebenso auch mit dem Tiegel verbundene Mittel zur Ausbildung und Bewegung einer Säule von flüssigem Metall nach oben in den Gießbehälter bis zu einem Niveau oberhalb des oberen Endes der Erleichterungsmittel. Bei der bevorzugten praktischen Durchführung haben die Mittel zur Ausbildung der Säule die Form einer hydrostatischen Druckquelle, die unter Verdrängung von flüssigem Metall unter Ausbildung und Aufrechterhaltung der Säule wirken.

Die neuen Produkte der vorliegenden Erfindung, die eben-

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falls ganz allgemein beschrieben werden, sind lange Metallkörper, die vollständig blasenfrei und von im wesentlichen gleichmäßigem Durchmesser und in jedem Fall von durch und durch konstanter Zusammensetzung sind. In ihrem gegossenen Zustand haben diese Stangen, Stäbe und dergleichen glatte, leicht wellige Oberflächen, die der Tatsache zuzuschreiben sind, daß vor, während und gerade nach der Verfestigung das Metall, aus welchem sie hergestellt worden sind, in der bevorzugten Ausführungsweise elektromagnetisch außer Kontakt mit der seitlichen Tragekonstruktion gehalten wurde, und ebenso auch infolge der Tatsache, daß das flüssige Metall an der Verfestigungsfront durch induzierte Wirbelströme beständig durchgerührt wurde. Wiederum kann bei der bevorzugten Ausführungsform das Produkt geeigneterweise ein Stab einer Zusammensetzung sein, welche stark zu einer Phasentrennung tendiert, wobei die induzierten Wirbelströme einen hohen Grad an Homogenität bewirken.

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß eine durchschnittliche Differenz im Durchmesser des in Schwebe gehaltenen Stabes und eines Stabes, der mit dem Rohr physikalisch in Kontakt steht, etwa 25 bis etwa 50 pm (0,001 bis 0,002 Zoll) besteht. Dies zusammen mit der einzigartigen Oberflächengestalt beweist, daß die Verfestigung des Stab-Produktes außer Kontakt mit der Kühlrohr-Oberfläche erfolgte.

Zur näheren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung dient die nachfolgende, eingehende Beschreibung zusammen mit den anliegenden Zeichnungen, in welchen:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt in Vorderansicht einer

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die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform verkörpernden Vorrichtung zusammen mit einer Warmwalz-Vorrichtung, darstellt;

Fig. 2 eine schematische Darstellung in Vorderansicht der Gieß-Anordnung der in Fig. 1 erläuterten Vorrichtung ist;

Fig. 3 eine vergrößerte halbschematische Ansicht des Gießbehälters von Fig. 2 im Querschnitt darstellt, welche die bevorzugte praktische Ausführungsform unter Einbeziehung des Erleichterungsverfahrens erläutert;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 3 einer alternativen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist, welche die alternative praktische Ausführungsform unter Einbeziehung der kombinierten Wirkungen des Haltens der Säule aus flüssigem Metall und der Erleichterung einbezieht;

Fig. 5 ein Leitungsnetzschema einer Erleichterungsspule ist, wie es in der Anordnung der Vorrichtung der Figuren 1 bis 4 verwendet werden kann;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der der Figuren 3 und 4 von noch einer weiteren Alternatiworrichtung der vorliegenden Erfindung ist, welche die Wirkung der Säule des flüssigen Metalls des Halteverfahrens der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung erläutert;

Fig. 7 eine Photographie eines gemäß der bevorzugten praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung hergestellten Kupferstabes ist; und

Fig. 8 eine Großaufnahme des unteren Endes des Kupferstabes von Fig. 7 ist, welche die nachstehend diskutierten, verschiedenen Oberflächeneigenschaften zeigt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das zu gießende geschmolzene Metall in einem kippbaren Warmhalteofen (nicht gezeigt)

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gehalten, aus welchem in den Gießtiegel 10 nach Bedarf zugeführt wird, um den gewünschten Spiegel an flüssigem Metall innerhalb der Gieß-Anordnung 11 aufrechtzuerhalten. Die Gieß-Anordnung ist auf dem Tiegel 10 montiert und erstreckt sich von diesem vertikal nach oben bis zu einem offenen oberen Ende, durch welches das frisch gegossene Stab-Produkt 12 in die Kühlkammer 13 ausgetragen wird, von welcher es zu Tandem-Warmwalz-Stationen 14 und 15 überführt und anschließend endlich gekühlt und bei der Aufspulstation 16 aufgespult wird. Wahlweise kann der Stab 17A direkt zu der abschließend gewünschten Größe für den Gebrauch gegossen werden. Die Metallschmelze wird aus dem Tiegel 10 als eine Säule von flüssigem Metall in die Gieß-Anordnung 11 durch Zuführung mit Gefälle aus dem Warmhal.teofen verdrängt, der in Füllstellung zur Lieferung des geschmolzenen Metalls in den Tiegel 10 in Intervallen oder kontinuierlich, gekippt wird, wie es während des kontinuierlichen Gießverfahrens erforderlich ist. In der bevorzugten praktischen Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung wird die Säule 20 (Fig. 2) des flüssigen Metalls am Anfang auf diese Weise aufgebaut und anschliessend bei einem Spiegel oberhalb desjenigen Spiegels gehalten, bei welchem die elektromagnetischen Wanderwellen-Erleichterung wirksam wird, und den hydrostatischen Flüssigkeitsdruck der Säule verringern und sogar eliminieren. Mit anderen Worten wird das obere Ende der Säule 20 am Anfang innerhalb des unteren Teils der Anordnung 11 gebracht, wo zumindest der obere Teil der Säule 20 im wesentlichen schwerelos wird, wenn die Erleichterungsvorrichtung der Gieß-Anordnung mit ihrer elektrischen Stromquelle verbunden wird.

Die Gieß-Anordnung 11 schließt ein offenendiges Erleich-

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terrungsrohr 25 ein, das aus einem feuerfesten Material sein kann, und an dem Tiegel 10 befestigt ist, zur Aufnahme des flüssigen Metalls daraus zur Verfestigung und gegebenenfalls zum Austragen als gegossenes Produkt von seinem oberen Ende in die Kühlkammer 13.

Beispielsweise sind zwölf Wicklungen, schematisch mit der Bezugsziffer 28 bezeichnet, in vertikal unterteiltem Verhältnis um das Erleichterungsrohr 25 herum als Windungen im wesentlichen senkrecht zur Rohrachse angeordnet und in Gruppen zu 3 mit aufeinanderfolgenden Phasen der mehrphasigen elektrischen Stromquelle von Fig. 5 verbunden, um ein magnetisches Feld zu schaffen, welches in dem. flüssigen Metall in dem Rohr 25 Wirbelströme induziert, was zu einer nach oben gerichteten Hubwirkung auf das zu gießende Metall führt. Dieser sechsphasige Levitätor ist zur Ausbildung einer fortschreitenden Wanderwelle betriebsbereit, die sich mit einer Geschwindigkeit proportional zu dem Abstand zwischen aufeinanderfolgenden geschlossenen Flußschleifen und der Anregungsfrequenz bewegen wird. Die Wicklungen 28, welche das Herz der Erleichterungsmittel bilden, sind vertikal entlang der Länge des Erleichterungsrohrs angeordnet, so daß flüssiges Metall und verfestigtes Metallprodukt in allen Abschnitten außer dem untersten Abschnitt des Rohres 25 die ganze Zeit während des Gießvorgangs bis zu dem gewünschten Ausmaß, vorzugsweise im wesentlichen bis zur Schwerelosigkeit, erleichtert werden können.

Ein Versuchsmodell der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das zur Herstellung von kontinuierlich gegossenen Kupfer-, Aluminium- und Bronzestäben zur Darlegung der Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Betriebs-

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fähigkeit der Vorrichtung verwendet wurde, hatte einen Erleichterungsabschnitt von 36 Windungen Kupferrohr, die in einem Abstand von sechs Wicklungen auf 2,54 cm (inch) gewunden waren, was einen Erleichterungsabschnitt von insgesamt 15,24 cm (6 inch) ergab. Die 12 Phasen waren jede um 60° in der Phase von ihren unmittelbaren Nachbarn entfernt und der Abschnitt war tatsächlich zwei Wellenlängen lang. Der Durchmesser der erleichterten Metallsäulen betrug 22 mm und die Säule wurde ohne Beschleunigung (d.h. das Erleichterungsverhältnxs betrug im wesentlichen 1,0) bei einer Frequenz in der Nähe von 120O Hertz gehalten, während die gesamte Gleichstromzuleitung zu dem Gleichstrom-Wechselstrom-ümformer als Stromquelle für den Levitator im Bereich von annähernd 7 bis 10 kW lag. Es wurde der in Fig. 4 erläuterte Wärmeaustauscher verwendet.

Obwohl Wärmeaustauscher mit einer Vielzahl von Ausführungen und Konstruktionen zusammen mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, ist der für diesen Zweck am besten geeignete, und demzufolge in dieser Kombination bevorzugte Wärmeaustauscher ein solcher, der in den Zeichnungen mit der Bezugsζiffer 30 bezeichnet wird. Dieser ist eine Konstruktion aus verarbeitetem Walzblech mit oberen und unteren ringförmigen Räumen 31 und 32, und einem zylindrischen Abschnitt 33, der um das Erleichterungsrohr 25 herum in Kontakt mit der ringförmigen äußeren Oberfläche desselben angepaßt ist. Flüssiges Kühlmittel, geeigneterweise Leitungswasser, wird kontinuierlich von einer Quelle (nicht gezeigt) in den oberen Raum 31 eingespeist und strömt durch den Abschnitt 33 während des Metallguß-Vorgangs hindurch, wird durch den unteren Raum 32 und von dort in den Kanal

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geleitet, wobei es die durch das Rohr 25 aus dem darin befindlichen flüssigen Metall und dem frisch verfestigten Metallprodukt absorbierte Wärme mit sich führt. Die Wicklungen 28 sind, wie in Fig. 3 erläutert, außerhalb des zentralen Abschnittes des Wärmeaustauschers angeordnet, und erstrecken sich im wesentlichen von dem einen Raum bis zu dem anderen in gleichmäßig unterteiltem Verhältnis und sind dichtstehend radial um den Wärmeaustauscher herum angeordnet. Ein geeignetes Konstruktionsmaterial des Wärmeaustauschers 30 ist rostfreier Stahl wegen der Korrosionsbeständigkeit und der Wärmeaustauschwirksamkeit derartiger Legierungen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, wie wir derzeit vorziehen, der Tiegel 10 mit einer Metallschmelze, wie Kupfer, zum kontinuierlichen Gießen für die Herstellung von Gegenständen mit großer Längenausdehnung, wie beispielsweise ein Stab, beschickt. So wird als vorläufige Stufe das Metall geschmolzen und dem Tiegel 10 aus dem Warmhalteofen zugeführt, um eine Säule aus flüssigem Metall 20 mit ihrem oberen Ende innerhalb des Erleichterungsteils der Gieß-Anordnung 11 auszubilden. Der Anfahrstab 40 wird durch das obere Ende des Rohrs 25 eingeführt, um das untere Ende des Stabes in Kontakt mit dem Oberteil der Säule aus flüssigem Metall zu bringen. Durch Leitungswasser, das mit Höchstgeschwindigkeit durch den Wärmeaustauscher hindurchfließt, wird ein oberer Teil der flüssigen Säule in Kontakt mit dem Stab verfestigt. Der Stab 40 und das angeschmolzene Stabende wird dann nach oben aus dem Rohr 25 mit annähernd der Geschwindigkeit der Bildung des festen Stabes herausgezogen. Die flüssige Säule wird zumindest über den größten Teil ihrer Länge im wesentlichen schwerelos und so in im

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wesentlichen drucklosen Kontakt mit dem Rohr 25 in dieser Lage durch den Betrieb der Erleichterungsmittel gehalten, und der Betrieb wird auf einer kontinuierlichen Basis aufrechterhalten, wobei eine kontinuierliche Länge eines Metallstabes mit glatter, glänzender, leicht welliger Oberfläche und insgesamt vollständig blasenfreiem Charakter hergestellt wird. Dieser Stab wird durch die Kammer 13 geführt, wo das Besprühen mit Wasser seine Temperatur bis zu dem Punkt herabsetzt, bei welchem er in dem Zustand für eine abschließende Kühlung und Wicklung, mit oder ohne dazwischenliegendem Warmwalzen, ist.

Wenn der Spiegel der Säule des flüssigen Metalles 20 sinkt, während das Verfahren weiterläuft, wird zusätzliche Schmelze unter Zuführung mit Gefälle in den Gießtiegel 10 eingefüllt, so daß das Gießverfahren ohne Unterbrechung fortgesetzt wird.

Dieses neue Verfahren der vorliegenden Erfindung hat sich durch die Verwendung der Vorrichtung in einer Anzahl von Versuchen, die eine Vielzahl von metallischen Materialien einbezogen haben, als erfolgreich erwiesen. Insbesondere wurden Aluminium, Kupfer und eine Bronzelegierung in Stabform gegossen, wobei die Verfahren im wesentlichen so durchgeführt wurden, wie das unmittelbar zuvor im einzelnen beschrieben wurde. In jedem Falle war das Stab-Produkt einheitlich etwa 22 mm im Durchmesser und vollständig blasenfrei und von durchwegs gleichmäßiger Zusammensetzung, und hatte eine glatte, glänzende und etwas wellige Oberfläche. Die dem Levitator zugeführte elektrische Leistung wurde jedoch gemäß den Unterschieden zwischen den Gießling-Materialien variiert, um annähernd die Stärke der Erleichterung an das Gewicht des erleichterten Materials anzupassen, d.h. einen Beschleu-

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nigungslevitationszustarid von im wesentlichen Null einzurichten und aufrechtzuerhalten- Im Gegensatz zu Erwartungen ist, wie bereits oben angegeben, eine genaue Steuerung der elektromagnetischen Feldstärke zur Aufrechterhaltung dieses Gleichgewichts von Levxtationsstärke und Gewicht nicht notwendig.

Bezüglich der Erleichterung wird die Säule des flüssigen Metalls nach oben beschleunigt, wenn die Levitationskraft größer als das Gewicht ist, und dies führt zu einer Verringerung der Hubkraft als Folge der Herabsetzung des Querschnitts der Säule, während das Gegenteil der Fall ist, wenn die Hubkraft kleiner als das Gewicht ist- Während diese vollständige Wirkung der Erleichterungsmittel auf einen großen Teil der Länge der Säule des flüssigen Metalls und des verfestigten Stab-Produktes innerhalb des Erleichterungsrohrs wirken, werden die Teile der Säule in den unteren und oberen äußersten Enden des Erleichterungsrohres, wo die Levitationskrafte durchschnittlich nur etwa die Hälfte von den vorstehenden betragen, unterstützt, beziehungsweise durch das Druckgefälle veranlaßt, die flüssige Säule auf die anfängliche Höhe anzuheben und durch die Hubkraft, die durch den Anfahrstab 4O auferlegt wird. Demgemäß wird, wenn die flüssige Säule eingerichtet ist, eine kleine nach oben gerichtete Beschleunigung durch die Levitationskrafte des Bereiches des unteren Endes geschaffen, und wenn sich die Säule des flüssigen Metalls langsam nach oben bis zu einem Punkt etwa gleich dem Radius der Levitationswicklungen bewegt, tritt sie in Felder ein, die stark genug sind, die Säule in einen im wesentlichen schwerelosen Zustand einzuführen und diesen aufrechtzuerhalten, so daß ihr Kontakt mit dein Erleichtorungsrohr im wesentlichen drucklos ist. Durch Erhöhen

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des Druckgefälles ist es daher möglich, die nach oben gerichteten Fließgeschwindigkeiten zu erhöhen, und gewöhnlich kann das anfängliche Druckgefälle zur Regulierung der Geschwindigkeit einer derartigen Strömung verwendet werden, wobei die Erleichterungsmittel dann dazu dienen, eine derartige anfängliche Strömung bei einem relativ konstanten Wert durch die obere Länge der flüssigen Säule aufrechtzuerhalten.

Im Interesse der Begrenzung der Größe der Gießeinrichtung, und insbesondere der Levitator-Anordnung, und auch zur Verringerung der Größe der erforderlichen zugeführten Leistung auf ein Minimum zum Halten der flüssigen Säule durch die Verfestigungsstufe, ist eine maximale Wärmeaustausch-Wirksamkeit erwünscht, und zu diesem Zweck schafft der oben beschriebene Wärmeaustauscher wirkungsvoll einen Zustand, der angenähert einem Abschrecken mit Wasser durch wirksames Umhüllen der aufsteigenden Säule aus flüssigem Metall in einem rasch fließenden, turbulenten Strom mit jedoch ziemlich kleinem ringförmigem Querschnitt eines flüssigen Kühlmittels entspricht. Der Wärmeaustausch zwischen der Metallsäule 20 und dem umgebenden Graphitrohr 25, welches an der zylindrischen Oberfläche die Innenwandung der Wärmeaustauscher-Anordnung aus rostfreiem Stahl trägt, schafft eine hochwirksame Fähigkeit für den Wärmeübergang. In der erläuterten Version dieses Wärmeaustauschers wird diese Fähigkeit weiter durch kurze, innen angebrachte ringförmige Rippen 43 gesteigert, die als Barriere für eine laminare Strömung dienen und Turbulenz in der Kühlflüssigkeit verursachen, die von dem oberen Ringraum 31 durch den Wärmeaustauscher zu dem unteren 32 strömt.

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Obwohl die Theorie im Prinzip keine Beschränkung für die Querschnittsgröße der Produkte vorschreibt, die durch das erfindungsgemäße Verfahren gegossen werden, wird aus überwiegend praktischen Erwägungen heraus der Bereich für den Durchmesser des gegossenen Stabs auf zwischen etwa 5 mm und 50 mm festgelegt, wobei erfindungsgemäß im Falle eines Kupferstabs ein Durchmesser von 8 bis 30 mm bevorzugt wird. Warmwalzen wird dann zu dem gewünschten Stabdurchmesser und einer für das Ziehen von Draht erforderlichen feinen Kornstruktur führen. Auf jeden Fall sind jedoch der Innendurchmesser des Erleichterungsrohrs 25 und die Verfahrensparameter so ausgewählt, daß gemäß der bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung ein minimaler ringförmiger Spalt zwischen dem flüssigen Metall der Säule 2O und dem Rohr 25 vorhanden ist. Dies ist zutreffend unterhalb des Punktes, wo eine Verfestigung des flüssigen Metalls zu einer Schrumpfung des Querschnittsbereiches der Säule führt, obwohl eine derartige Schrumpfung ziemlich gering ist. Der mit der Bezugsziffer 45 in den Figuren 2 und 3 bezeichnete Spalt ist lediglich schematisch eingezeichnet und es ist nicht beabsichtigt, daß er die Lage oder die Dimensionen des ringförmigen Spaltes genau wiedergibt.

In einem Versuch zum Zwecke des Testens der Fähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von im wesentlichen homogenen Gießlingen aus einer Legierung mit einer Tendenz zur selektiven Entmischung und Verfestigung von verschiedenen Komponenten, wurde eine Aluminium-Bronze-Legierung geschmolzen und zu drei verschiedenen Zeiten unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, im wesentlichen wie oben beschrieben, gegossen, mit den Ausnahmen, daß (1) der Wärmeaustauscher ein einfaches Kupferrohr

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war, das um das Erleichterungsrohr 25 herumgewickelt und in Wärmeaustausch-Kontakt damit war (wie dies in Fig. 4 gezeigt ist), und (2), daß eine Säule 20 aus flüssigem Metall eingerichtet und durch Verdrängung der Schmelze aus dem Tiegel 10 mittels der Einwirkung eines Kolbens, anstelle der Zuführung mit Gefälle aus einem Warmhalteofen aufrechterhalten wurde- Die Ergebnisse der Analysen der zur Herstellung der Metallschmelze und der drei Stab-Produkte verwendeten Legierung sind in der Tabelle niedergelegt, aus der ersichtlich ist, daß innerhalb der Genauigkeit der Probenentnahme und der angewandten analytischen Techniken die Vollständigkeit der Legierungszubereitung voll aufrechterhalten wurde.

Tabelle

Element	Ausgangsmaterial	Vers.1	Vers.2	Vers.3
Fe	2,64 %	2,69 %	2,65 %	2,71 %
Sn	0,01 %	0,03 %	0,01 %	0,02 %
Zn	0,01 %	0,03 %	0,02 %	0,02 %
Al	10,35 %	10,12 %	10,02 %	10,05 %
Mn	0,49 %	0,76 %	O,68 %	0,72 %
Si	0,028 %	O,049%	0,039%	0,046%
Ni	5,00 %	4,99 %	4,90 %	4,99 %
Andere	0,03 %	0,03 %	0,03 %	0,03 %
Cu	Rest	Rest	Rest	Rest

Die Vorrichtung der Fig. 4 ist eine Untervorrichtung, die ein Erleichterungsrohr 50 und eine Reihe von 12 getrennten Kühlrohren aus Kupfer 52 enthält, die auf dem Rohr 5O aufgewickelt und entlang der Länge desselben an-

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geordnet und getrennt mit einer Quelle für Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Leitungswasser (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Rohre 52 sind auch betriebsfertig in Dreiergruppen mit aufeinanderfolgenden Phasen der mehrphasigen elektrischen Stromquelle, die in Fig. 5 gezeigt wurde, wegen des weiter oben beschriebenen, nach oben gerichteten Hubeffekts, verbunden, und um so zwei wesentlichen Zwecken zu dienen. Ebenso wie in Fig. 3 werden die einzelnen Wicklungsgruppen durch die Buchstaben A, B, C bezeichnet, welche sich auf die drei Phasen der Fig. 5 beziehen, welche das Diagramm der Schaltung der Vorrichtung und die Stromquelle erläutert. Daher nimmt diese Untervorrichtung die Stelle des Erleichterungsrohres 25 des Wärmeaustauschers 30 und der zwölf Wicklungen 28 in der Vorrichtung von Fig. 3 ein, jedoch arbeitet sie, wie dies gezeigt wird, so, daß sowohl Levitation, als auch Festhalte- oder Formfunktionen gewähri.eistet sind. Mit anderen Worten gesagt, wird diese Vorrichtung in einer solchen Weise verwendet, daß die Säule des flüssigen Metalls 55 ähnlich der Säule 20 schwerelos über den größten Teil ihrer Länge ist, daß sie jedoch ungleich der Säule über die gleiche Länge außer Kontakt mit dem Rohr 50 gehalten wird, und davon durch einen ringförmigen Spalt 57 getrennt ist, der vorzugsweise eine kleine radiale Dimension aufweist.

Es wird ein Schutzgas, das nicht in schädlicher Weise mit dem zu gießenden Metall reagiert, verwendet, und es kann in den Raum 57 in irgendeiner gewünschten Weise zugeführt werden. Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck beim Gießen von Kupfer Stickstoff oder eine Mischung von Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxid verwendet, das durch Verbrennen von Naturgas hergestellt und anschließend aufgetrennt wird, wobei H₂O und CO ~ aus den erhaltenen Gasen entfernt v/erden. - /30 -

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In gleicher Weise kann die Untervorrichtung von Fig. 6 anstelle der entsprechenden Komponenten der Fig. 3 verwendet werden, wenn eine elektromagnetische Erleichterung in dem nach oben gerichteten Gießverfahren nicht erforderlich ist, jedoch ein elektromagnetisches Festhalten gewünscht oder für die Herstellung eines kontinuierlich gegossenen Metallgegenstandes gefordert wird. Demgemäß wird, wie in Fig. 6 gezeigt, eine Säule 6O aus flüssigem Metall außer Kontakt mit dem Erleichterungsrohr 61 zumindest in dem Teil der Säule gehalten, wo die Verfestigung der Säulenoberfläche eintritt. Gegenwärtig wird bei der bevorzugten praktischen Durchführung dieses Verfahrens der vorliegenden Erfindung der elektromagnetische Formeffekt gut unterhalb der Erstarrungsgrenze der Säulenoberfläche ausgedehnt, wie dies bei dem in Fig. 4 erläuterten Betrieb der Fall ist, wodurch ein ringförmiger Spalt 63 ausgebildet und aufrechterhalten wird.

Ähnlich der Vorrichtung von Fig. 4 hat diejenige von Fig. 6 eine Reihe von Kupferrohr-Wicklungen 62, die jedoch mit einer einphasigen elektrischen Stromquelle 64 verbunden sind und zusätzlich als Kühlmittel dienen, und die in gutem Wärmeübergangskontakt mit dem Graphitrohr 61 sind, welches in Struktur und Funktion den Erleichterungsrohren 25 und 50 entspricht. Im Betrieb wird kontinuierlich Wasser mit einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit in die Wicklungen 62 aus einer geeigneten (nicht gezeigten) Quelle eingeführt. Das Wasser, welches die von dem heißen Metall innerhalb des Rohrs 61 absorbierte Wärme enthält, wird entweder aus den Wicklungen 62 in ein Reservoir zum Abkühlen und zur Rezirkulation, oder in einen Abflußkanal geleitet.

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Das kontinuierlich gegossene Kupferstab-Produkt dieser Erfindung, das in den Figuren 7 und 8 gezeigt wird, wurde gemäß der bevorzugten Praxis des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Verwendung der Vorrichtung von Fig. hergestellt. Insbesondere wurde das nach oben gerichtete Gießverfahren durchgeführt, wie es unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben wurde, wobei die elektromagnetische Levitationsarbeitsweise angewandt wurde, um die Säule aus flüssigem Kupfer schwerelos, jedoch in drucklosem Kontakt mit dem Erleichterungsrohr über den oberen Teil der Säule zu halten. Die leicht wellige, glatte, glänzende Oberfläche des Stab-Produktes wurde erzielt, weil die Säule des flüssigen Kupfers daran gehindert wurde, einen Druck auf die seitliche Tragekonstruktion an dem Punkt auszuüben, wo die Oberfläche der Säule sich verfestigte. Es ist ebenso auch das Ergebnis der in dem sich verfestigenden Kupfer induzierten Wirbelströmen durch das erleichternde Feld. Dieses vollkommen blasenfreie Produkt (8,9 durch tatsächliche Messung und Abschätzung) hatte durchwegs eine offensichtlich gleichmässige Zusammensetzung. Der Stabdurchmesser betrug annähernd genau 16 mm, was der Innendurchmesser des Erleichterungsrohres 25 war, in welchem der Stab hergestellt wurde. Das glatte, glanzlose Band an dem unteren oder linken Ende des Stabes hatte einen um etwa 50 ym (2 mils) größeren Durchmesser als die glänzenden, welligen Oberflächenteile, wobei sich die glänzenden Teile verfestigten, während sie nicht in Druckkontakt mit dem Erleichterungsrohr waren. Dieses kurze, glatte, glanzlose Band an dem unteren Ende des Stabes verfestigte sich in einem Bereich des Wärmeaustauschers unterhalb des Bereiches der wirksamen Levitation, und das geschmolzene Kupfer war deshalb in Druckkontakt mit dem Erleichterungs-

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rohr. Der Unterschied im Aussehen der Teile, die sich im Druckkontakt und nicht im Druckkontakt befanden, ist offensichtlich-

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Leerseite

Claims (25)

Dr. rer. not. Horst Schüler600° «=ronkfurt/Main ι, 29. De2.19so PATENTANWALT *ώ"*ηΐββ 41 ^ ^' ^'/ Telefon (0611) 235555 3 ö 4 9 3 b 3 Telex: 04-16759 mapa» d Postscheck-Konto: 282420-602 Frankfurt-M. Bankkonto: 225/0389 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M. 8575-41WC-1962 GENERAL ELECTRIC COMPANY 1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A. Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Metallgegenstandes von großer Längenausdehnung, dadurch gekennzeichnet, daß es die Stufen des Ausbildens eines länglichen, sich nach oben erstreckenden elektromagnetischen Wechselfeldes, des Einführens von. flüssigem Metall in die unteren Bereiche des Feldes, das Verfestigen des Metalls, während dieses sich nach oben durch das Feld bewegt, und das Entferne:* des verfestigten Metallprodukts aus dem oberen Bereich des Feldes«, umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gießen in kontinuierlicher Weise durchführt, indem man flüssiges Metall kontinuierlich in den unteren Bereich des Feldes einführt und verfestigtes Metallprodukt kontinuierlich aus dem oberen Bereich des Feldes entfernt,

3. Verfahren nach Anspruch 1, da d u roh gekennzeichnet, daß das in der Form einer Säule sich durch das Feld nach oben erstreckende flüssige Metall durch das Feld im überwiegenden Teil seiner Länge

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in dem Feld bis zum Punkt der Schwerelosigkeit erleichtert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der in gewichtslosem Zustand gehaltenen flüssigen Metallsäule über im wesentlichen seiner gesamten Oberfläche in physi schem Kontakt mit einer seitlichen Tragkonstruktion steht.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ein Stab mit einem Durchmesser von etwa 8 bis 30 Millimetern ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ein Kupferstab mit einen Durchmesser von etwa 16 Millimetern ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stufe in der Anfangsphase des Verfahrens ein Metallstab mit der geschmolzenen, sich nach oben durch das Feld bewegenden Metallsäule durch Abkühlen und Verfestigen des oberen Endes der Säule innerhalb des Feldes verbunden wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Kupferdrahtes, das die Stufen der Herstellung eines Stabes und das Herunterwalzen desselben auf einen Durchmesser von zum Ziehen geeigneter Größe, und das anschließende Ziehen zu einem Draht des gewünschten Durchmessers umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß es die Kombination der Stufen der Ausbildung eines länglichen, nach oben sich erstreckenden elektromagnetischen Wechselfeldes, des Einführens von flüssigem Kupfer in den unteren Bereich des

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Feldes, des Verfestigens der Kupferschmelze, während sich diese durch das Feld nach oben bewegt, und des Entfernens des verfestigten Kupferstab-Produkts aus dem oberen Teil des Feldes, einschließt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Kupfer in dem Feld durch das Feld bis zu dem Punkt der Schwerelosigkeit über den größten Teil seiner Länge erleichtert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kupfer kontinuierlich in den unteren Bereich des Feldes eingeführt wird, während das Stabprodukt kontinuierlich aus dem oberen Bereich des Feldes entfernt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kupfer in dem Feld durch das als eine elektromagnetische Form, welche das flüssige Kupfer enthält, wirkende Feld im wesentlichen frei von physischem Kontakt mit einer seitlichen Tragkonstruktion gehalten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kupfer in dem Feld durch das Feld im wesentlichen bis zum Punkt der Schwerelosigkeit über den größten Teil seiner Länge erleichtert und zur selben Zeit durch das Feld im wesentlichen frei von physischem Kontakt mit einer seitlichen Tragekonstruktion gehalten wird.

13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es während der Anfangsphase

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des Verfahrens die Stufe des Verbindens des flüssigen Kupfers mit einem das Metall hebenden Stab durch In-Kontakt-bringen des oberen Endes der Kupferschmelze in dem elektromagnetischen Feld mit einem Metallstab, und Verfestigen der Kupferschmelze an dem das Metall hebenden Stab, umfaßt.

14. Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen länglichen, röhrenförmigen, in aufrechter Stellung angeordneten Gießbehälter zur Aufnahme von flüssigem Metall für die Verfestigung, Mittel zur Zuführung von flüssigem Metall in einen unteren Teil des Behälters, mit dem Behälter zur Kühlung und Verfestigung des darin befindlichen flüssigen Metalls verbundene Wärmeaustauschermittel, Mittel zum Entfernen des verfestigten Metalls aus einem oberen Bereich des Behälters, und Mittel zur elektromagnetischen Erleichterung, die rund um den Behälter entlang eines Teiles seiner Länge angeordnet sind, um eine nach oben gerichtete Hubwirkung in einer Säule von flüssigem Metall in dem Behälter zu erzeugen, umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erleichterung eine Vielzahl von elektromagnetischen Wicklungen für eine Verbindung mit aufeinanderfolgenden Phasen einer mehrphasigen elektrischen Stromquelle einschließen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein Rohr eines hitzebeständigen Materials von im wesentlichen gleichmässigen Innendurchmesser ist.

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17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Tiegel zur Aufnahme eines, mit dem unteren Ende des Gießbehälters kommunizierenden Bades von geschmolzenem Kupfer, und mit dem Tiegel verbundene Mittel zur Errichtung und Bewegung einer Säule von flüssigem Kupfer nach oben in den Gießbehälter bis zu einem Niveau oberhalb des unteren Endes der Mittel zur Erleichterung, umfaßt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrphasige Quelle ein Drehstromgenerator zur Erzeugung einer gleichmäßigen und symmetrischen Hubkraft ist, die bewirkt, daß die flüssige Metallsäule durch den überwiegenden Teil der Säule innerhalb "der Wicklungen der Erleichterungsini ttel gewichtslos gemacht wird.

19. Vollkommen blasenfreier Metallstab von gleichmäßigem Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Einführen von flüssigem Metall in den unteren Bereich eines länglichen, sich nach oben erstreckenden elektromagnetischen Felds, Verfestigen des Metalles während seiner Bewegung nach oben durch das Feld, und Entfernen des verfestigten Metallstabs aus dem oberen Bereich des elektromagnetischen Felds, hergestellt worden ist.

20. Stab nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vielzahl von durch elektromagnetisches Rühren der sich abkühlenden und verfestigenden Teile der Säule über den Stab homogen verteilten Metallbestandteilen enthält.

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21. Stab nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Aluminium, Stahl, Legierungen auf Kupferbasis und Legierungen auf Aluminiumbasis, ausgewählt ist.

22. Stab nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab ein Kupfer-Runddraht ist.

23. Kontinuierliches Gießverfahren zur Herstellung eines Metallgegenstandes von großer Längenausdehnung, dadurch gekennzeichnet, daß es die Stufen des Ausbildens einer flüssigen Metallsäule, des Förderns der Säule in eine Formungszone, des Kühlens und Verfestigens der Säule in der Formungszone, der gleichzeitigen elektromagnetischen Erleichterung eines wesentlichen Teiles der Länge der Säule in der Zone, und des Entfernens des verfestigten Metallprodukts aus der Zone, während die Säule elektromagnetisch erleichtert wird, umfaßt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der überwiegende Teil der Länge der flüssigen Metallsäule in der Formungszone während des kontinuierlichen Gießvorgangs im wesentlichen gewichtslos gehalten wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23,dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Metallsäule kontinuierlich gebildet und in die Formungszone befördert wird, und daß das verfestigte Metallprodukt kontinuierlich aus dieser Zone entfernt wird.

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