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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines langgestreckten Körpers
Die Erfindung bezieht sich auf die kontinuierliche Herstellung von Festkörpern aus flüssigem bzw. geschmolzenem Material und im besonderen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines langgestreckten Körpers mit im wesentlichen homogener Zusammensetzung durch Anlagerung von Material.
Ein grosser Anteil der Herstellungskosten von Halbfabrikaten in Ferm von Blechen, Stangen, Rohren, Bändern und Drähten wird unmittelbar durch die Kosten verursacht, die bei der Herstellung der Vor- und Zwischenformen des Materials entstehen, aus welchen diese Halbfabrikate erzeugt werden. Auch sind grosse Kapitalinvestitionen für die Anlagen nötig, etwa für grosse Schmelzöfen, grosse Giesseinrichtungen, Glüh- öfen für Blöcke und Drahtbarren, Vor-und Zwischenwalzwerke, Beizanlagen, Schwerlastkrane u. dgl., um z. B. Drahtrohstangenmaterial, d. h. ein Zwischenprodukt zu erzeugen, welches dann in gebräuchlichen Drahtziehmaschinen zu Draht mit den erforderlichen Abmessungen verarbeitet werden kann.
Im allgemeinen kann also gesagt werden, dass ein grosser Anteil der Herstellungskosten solcher Halbfabrikate durch die notwendige Verwendung von teuren Einrichtungen und das Erfordernis von Arbeitskräften für die Verarbeitung von Rohmaterialien zu einem Zwischenprodukt verursacht wird, welches die erforderlichen Eigenschaften und Abmessungen für die Umformung zu den angeführten Halbfabrikaten aufweist.
Es ist nun ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von langgestreckten, insbesondere eisenhältigen Körpern mit homogener Zusammensetzung bekannt, durch das in einfacher Weise Halbfabrikate, wie Drähte, Bleche, Rohre, Bänder und Stangenmaterial ohne Verwendung grosser Schmelz-, Giess- und Walzeinrichtungen, hergestellt werden können. Dieses Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass ein langgestreckter Körper aus festem Material, der eine bestimmte Querschnittsfläche hat, durch eine flüssige Masse aus Material mit'der gleichen Zusammensetzung hindurchgeführt wird, wobei seine Quer- schnitts fläche infolge der Anlagerung von Material aus der flüssigen Masse wächst.
Der auf diese Weise verdickte langgestreckte Körper kann durch Walzen od. dgl. unter entsprechender Streckung wieder auf den ursprünglichen Querschnitt gebracht und abermals der beschriebenen Behandlung unterworfen werden, bis er als Ganzes oder nur zum Teil der Weiterverarbeitung oder der Verwendung zugeführt wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird der langgestreckte Körper aus der freien Atmosphäre durch den Spiegel des flüssigen Materials in dieses eingeführt. Dabei wird dieser Körper und auch der Flüssigkeitsspiegel Oxydationen und sonstigen Störeinflüssen ausgesetzt.
Insbesondere wird selbst nach sorgfältiger Reinigung des Ausgangskörpers zumindest das am Flüssigkeitsspiegel. befindliche oxydierte oder sonstwie verunreinigte Material an diesem angelagert, und dieser Anlagerungsschicht überlagert sich beim Durchlauf des Körpers durch die Flüssigkeit reines Material, wodurch die Homogenität des Materials im verdickten Körper zerstört wird.
Diese Nachteile werden bei dem beschriebenen Verfahrensprinzip gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass der langgestreckte Körper von bestimmtem Ausgangsquerschnitt nach Befreiung von Oberflächenoxydationen durch eine Oxydationen verhütende Vakuumkammer hindurch an einer unter dem Spiegel der flüssigen Masse liegenden. Stelle in diese Masse eingeführt wird. Hiebei gelangt der gereinigte
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Körper unmittelbar mit reiner Flüssigkeit in Berührung, so dass die angelagerte Verdickungsschicht jedenfalls homogen ist und höchstens beim Austritt aus der Flüssigkeit eine oberflächliche Oxydation oder Anlagerung von oxydiertem Material aus der Spiegelzone stattfinden kann, die, weil oberflächlich, leicht entfernbar ist.
Vorzugsweise wird gemäss der Erfindung der langgestreckte Körper durch eine Öffnung im Boden eines Schmelztiegels für die flüssige Masse hindurch in vertikaler Richtung nach oben geführt.
Zur Durchführung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäss eine Vorrichtung verwendet, die sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, dass Reinigungs- und Trocknungseinrichtungen zur Entfernung von Oberflächenoxydationen und eine Vakuum kammer zur Verhütung einer Oberflächenoxydation unter einem Schmelztiegel angeordnet sind, der eine mit seinem Boden verbundene Einfúhrungseinrichtung aufweist.
Es ist zwar auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Rohren aus Streifenmaterial bekannt, wonach ein zu einem Rohr eingerollter Metallstreifen durch einen schrägen oder vertikalen Eintrittskanal von unten her in ein Metallbad eingeführt wird, um die Rohrnaht zu verschliessen und das Rohr mit einem Überzug zu versehen, wobei die Gesamtanordnung in einer nichtoxydierenden oder reduzierenden Atmosphäre gehalten wird. Die Übertragung dieser Massnahmen auf jene Verfahrensweise zur Herstellung von langgestreckten Körpern, auf welche sich die Erfindung bezieht, würde aber nicht ausreichen, um eine homogene Zusammensetzung dieser Körper zu gewährleisten.
Hiezu ist vielmehr erfindungsgemäss noch erforderlich, besondere Reinigungs- und Trocknungseinrichtungen zut Entfernung bereits vorhandener oberflächliche Oxydationen und sonstiger Verunreinigungen vorzusehen. Die erfindungsgemässe Anwendung einer Vakuumkammer unter dem Schmelztiegel verhindert ferner einen Einschluss von Gasresten in das Schmelzbad.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Fig. l ist eine schematische Darstellung der verschiedenen Elemente einer erfindungsgemässen Anlage und ihres Zusammenwirkens.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des Hauptteiles der in Fig. l veranschaulichten Anlage. Fig. 3 stellt im Längsschnitt eine im Rahmen der Erfindung verwendete Trocknungseinrichtung dar. Fig. 4 zeigt einen als Vakuumvorkammer bezeichneten Teil der erfindungsgemässen Anlage imVertikalschnitt. Fig. 5 ist eine Einzelheit der Vakuumvorkammer nach Fig. 4. Fig. 6 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Eintrittsöffnung der die Schmelze enthaltenden Pfanne. Fig. 7 stellt schematisch im Vertikalschnitt einen zur Verwendung bei der erfindungsgemässen Anlage eingerichteten Schmelzofen dar. Fig. 8 ist schliesslich ein Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 7 und veranschaulicht eine Einzelheit des Ofens.
Der Grundgedanke der Erfindung lässt sich am besten an Hand des in Fig. l dargestellten Anlagenschemas erläutern. Wie Fig. l erkennen lässt, wird ein Längenabschnitt eines langgestreckten Körpers l aus festem Material mit vorgegebener Querschnittsform und Querschnittsfläche kontinuierlich von einem Speicher 2, z. B. einer Haspel, abgezogen und in geeigneter Weise, etwa mittels Seilscheiben, Rollen oder Trommeln 3, durch vorbereitete Behandlungseinrichtungen geführt, die z. B. eine übliche Richtmaschine 4, eine Oberflächenreinigungsapparatur 5, ein z. B. elektrolytisches Reinigungsbad und ein Spoil- oder Waschbad 6 umfassen können.
Der geradegerichtete, gereinigte und noch nasse Körper 1 wird durch den Organen 3 ähnliche Fördermittel 7 in und durch einen langgestreckten, etwa rohrförmigen Leitungweg 8 geführt, der eine Trocknungseinrichtung 9, welche über eine Leitung 10'aus einer Quelle 10 mit einer neutralen Atmosphäre beschickt werden kann, weiters angetriebene Vorschubwalzen 11, welche den Körper 1 mit Reibung umfassen und in eine mit einer Vakuumquelle 13 verbundene Kammer 12 fördern, und schliesslich eine im Boden einer Pfanne 15 vorgesehene Eintrittsöffnung 14 umfasst. Wie später genauer erläutert wird, lässt die Kammer 12 ein Durchwandern des Körpers zu, verhindert aber den gleichzeitigen Eintritt von Aussenluft.
Der Körper 1 wird durch das in der Pfanne 15 befindliche Bad aus geschmolzenem Material hindurchgeführt, das die gleiche chemische Zusammensetzung wie der Körper 1 hat.
In der Pfanne 15 setzt sich geschmolzenes Material an der Oberfläche des Körpers 1 an und erstarrt, wodurch der Körper l in den Körper 16 übergeht, der bei im wesentlichen homogener Zusammensetzung eine vergrösserte Querschnittsfläche hat und gegebenenfalls. lach dem Austritt aus der Pfanne 15 noch durch eine Kalibriereinrichtung, z. B. zwischen Kalibrierwalzen 17, durchgeführt werden kann, um klei- neUnregelmässigkeiten derOberfläche zu beseitigen oder auszugleichen. Der Körper 16 wird sodann durch einen Kühlkanal 18 zu einer geeigneten Speichereinrichtung, z. B. einer Haspel 19, geführt, wo er vor- übergehend gespeichert werden kann.
Von der Haspel od. dgl. wird der Körper 16 wieder abgezogen, um durch eine Kalibriervorrichtung 20, z. B. eine Draht-, Stangen- oder Rohrziehbank oder durch ein Walzwerk geführt zu werden, in dem der Körper 16 zu einem Körper l'mit einer kleineren Querschnittsfläche
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und einer im wesentlichen dem Körper 1 entsprechenden Querschnittsform umgewandelt wird. Falls der Körper 1 ein flaches Band ist oder Tafelform hat, wird selbstverständlich das Material zweckmässig in bestimmte Längenabschnitte unterteilt und nachher wieder vereinigt. Hiebei kann es nötig sein, von den Rändern des Körpers durch Abschneiden oder einen andern Arbeitsvorgang etwas Material zu entfernen, um die verlangte Querschnittsform und -fläche zu erhalten.
Der Körper l'wird vorzugsweise wieder in einer Speichereinrichtung 21, z. B. einer Haspel, vorübergehend gespeichert, bis Material von einer Länge hergestellt worden ist, die der Länge des Ausgangskörpers 1 entspricht. In diesem Zeitpunkt wird zweckmässig der Körper l'abgeschnitten und der Rest des Körpers als verwertbares Erzeugnis 23 einer Speichereinrichtung 22 zugeleitet. Wie durch den Pfeil 24 angedeutet wurde, kann dieses Erzeugnis 23 nachfolgend kontinuierlich weiteren Verarbeitungseinrichtungen zugeführt oder auch schon als Fertigware verpackt werden.
Der vorübergehend bei 21 gespeicherte Teil des Körpers l'wird der Speichereinrichtung 2 zugeführt und dient zum fortlaufenden Ersatz des Körpers 1 ; dadurch wird ein kontinuierlicher Betrieb der beschriebenen Anlage ermöglicht.
Während der Körper 1 kontinuierlich durch die Pfanne 15 und das in dieser befindliche geschmolzene Material geführt wird, entnimmt er aus der Pfanne ständig geschmolzenes Material. Zur Regelung der Beschaffenheit des Materials und zur Aufrechte : haltung eines kontinuierlichen Arbeitsvorganges wird die Tiefe des geschmolzenen Materials in der Pfanne 15 durch stetige Ergänzung des Bades mit zusätzlichem geschmolzenen Material entsprechend der Menge des entnommenen Materials im wesentlichen konstant gehalten. Dies kann in einfacher Weise durch Anschluss einer Schmelzeinrichtung, z. B. eines Ofens 25, erreicht werden.
Im Ofen 25 wird Material geeigneter Zusammensetzung, d. h. im wesentlichen gleicher Zusammensetzung wie der Körper l, geschmolzen und dieses Material kann aus dem Ofen über eine Leitung 26 mit einem Regelventil27 und einem beheizten Reiniger 28 in das in der Pfanne 15 enthaltene Bad fliessen.
Aus den vorstehenden Darlegungen ist ersichtlich, dass die beschriebene Anlage zur Herstellung von Halbfabrikaten, wie Drähten, Stangen, Bändern, Rohren oder Blechen, verwendet werden kann, die aus Materialien bestehen, welche sich zum kontinuierlichen Vergiessen in der beschriebenen Weise eignen.
Es ist selbstverständlich, dass je nach den mechanischen und metallurgischen Eigenschaften des verwendeten Materials bestimmte Abwandlungen und Abänderungen nötig sein können. So ist es z. B. bei Verwendung von Kupfer, das in der den Querschnitt verkleinernden Einrichtung 20 kalt bearbeitet werden soll, erforderlich, die von dem Giessvorgang verbliebene Restwärme dem Körper 16 vor seiner Einführung in die Einrichtung 20 zu entziehen. In diesem Falle wird die Leitung 18 zweckmässig mit irgend einer wirksamen Kühlvorrichtung, z. B. einer Rohrschlange, die von einem Kühlmittel durchströmt wird, ausgestattet, und gegebenenfalls kann auch Wasser auf den Körper 16 gesprüht werden, um die Kühlung zu unterstützen oder zu beschleunigen.
Weiters kann es, da die Temperatur des Körpers 16 bei seinem Austritt aus dem Bad nur wenige Grade unter seinem Schmelzpunkt liegt, empfehlenswert sein, die Pfanne 15, die Kalibrierwalzen 17 und die Kühlleitung 18 in ein Gehäuse einzuschliessen und in diesem eine schützend oder reduzierend wirkende Atmosphäre vorzusehen, um eine übermässige Oxydation des Körpers 16 zu verhüten, während er sich auf erhöhter Temperatur befindet.
Wenn anderseits der Körper 16 besser warm verarbeitet wird, kann die Kühlung in der Leitung 18 entfallen. Ebenso kann die eben erwähnte Schutzgasatmosphäre entfallen, wenn eine Oxydation der Oberfläche des Körpers 16 bedeutungslos ist.
Im Hinblick darauf, dass als Speichereinrichtungen 2,19, 21 und 22 zur vorübergehenden Speicherung beliebige handelsübliche Vorrichtungen verwendet werden können und die Einzelheiten solcher Vorrichtungen bekannt sind, brauchen diese hier nicht näher beschrieben zu werden. Ebenso sind die Einzelheiten der Führungen 3 und 7, der Richtvorrichtung 4, des elektrolytischen Beizbades 5, der Wascheinrichtung 6, der Vorschubwalzen 11, der Kalibrierwalzen 17, des Kühlkanales 18, des Ventils 27 und des beheizten. Reinigers 28 dem Fachmann bekannt und erfordern daher keine besondere Erläuterung.
Die in Fig. 2 schemat, isch d-argestellte, kontinuiedich arbeitende Giess-oder Anlagerungspfanne 15 ist zweckmässig von einem genügend wärmeisolierenden Material 30 umgeben, in das regelbare Heizorgane, z. B. elektrische Heizelemente 31, eingebettet sind. Der Boden der Pfanne ist mit einer Öffnung 32 versehen, die zweckmässig einen halsartigen Ansatz oder Eintrittskanal 14 aufweist, welcher einen Durchgangsweg für den langgestreckten Körper 1 bildet. Die Innenabmessungen und die Querschnittsform des Durchgangsweges im Eintrittskanal 14 sind so eng bemessen, dass zwar der Körper 1 frei durchgehen kann, geschmolzenes Material des Bades 33 aber nicht iund um den Körper 1 nach unten durchsickert, während dieser durch den Eintrittskanal 14 und das Bad 33 nach oben wandert.
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Im Betriebe wird der aus Gründen der einfachen Darstellung als Stange lieisrundem QuerschnitL gezeichnete Körper 1 kontinuierlich durch den Kanal 14 und das Bad 33 nach aufwärts gezogen und er tritt als langgestreckter Körper 16 mit grösserer Querschnittsfläche, aber unter Beibehaltung der allgemeinen Umrissform des Körpers 1, d. h. wie dargestellt mit kreisrundem Querschnitt, aus dem Bad aus.
Wenn der verhältnismässig kalte Körper 1 durch das Bad 33 wandert, entzieht er dem geschmolzenen Material gleicher Zusammensetzung infolge der Oberflächenberührung Warme, und das geschmolzene Material lagert sich an der Oberfläche des Körpers 1 an, wodurch eine zunehmende Vergrösserung des Querschnittes des Körpers 1 erfolgt. Da das angelagerte Material die gleiche chemische Zusammensetzung wie der Körper 1 hat, ist der entstehende Körper 16 in seiner Zusammensetzung homogen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei der beschriebenen Art der Aufbringung eines geschmolzenen Materials auf eine Stange oder einen Stab aus Kupfer od. dgl. schon verhältnismässig geringfügige Oxydschichten oder andere an der Oberfläche der Stange mitgeführte Verunreinigungen, wie Öl-oder Fettfilme, das Auftreten starker Oberflächenunregelmässigkeiten an der entstehendem Stange 16 zur Folge haben können. Die Entfernung dieser Oberflächenverunreinigungen durch irgend eine gebräuchliche Reinigungs-oder Beizbehandlung, z.
B. durch Führung der Stangen oder Stäbe durch einen üblichen elektrolytischen Reiniger 5 und eine Wascheinrichtung 6 kann diese Schwierigkeiten nicht gänzlich beheben, obgleich durch diese Behandlung die Stärke und Häufigkeit dieser Unvollkommenheiten vermindert wird.
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richtung zur Entfernung jedes Restwasserfilmes auf dem aus dem Wäscher 6 ilLLtretendei1 Körper und zum Austreiben von Luft und Wasserdampf aus dem zum Eintrittskanal 14 führenden ssotu'Ranal 8 vorgesehen.
Diese Trocknungsvorrichtung ist schematisch in Fig. 1 und in Einzelheiten in F. . dargestellt.
Die in Fig. 3 gezeigte Trocknungseinrichtung 8 hat einen rohrförmigen Aussenmantel 35, der an einem Ende durch einen Einsatzstopfen 36 mit einer zentralen und einer radialer, Öffnung im wesentlichen verschlossen ist. Durch den Einsatzstopfen 36 wird innerhalb des Mantels 35 ein wärmeisolierender Rohrteil 37, der aus gebundenem Asbest od. dgl. hergestellt ist, abgestützt. Ein weiterer Einsatzstopfen 38, der sich am andern Ende des Rohrmantels 35 befindet und eine zentrale Öffnung aufweist, hält den Rohrteil 37 in der richtigen Lage. Durch den Rohrmantel 35 und die zentralen Öffnungen der beiden Ansatzstopfen 36 und 38 erstreckt sich ein Rohr 39, das in den Stopfen gebaltert ist.
Durch die Seitenwand des
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zwischen den Rohren 37 und 39 gelegenen Raum durch einen im wesentlichen radialen Durchlass 40 im Einsatzstopfen 36 ermöglicht. Zur Beheizung des eintretenden Gases dienen elehuische Heizelemente 41.
In der Wand des Rohres 39 sind nahe dem Einsatzstopfen 38 mehrere kleine Öffnungen 42 vorgesehen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wandert der Körper 1 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung durch das Innere des Rohres 39. Die Öffnungen 42 sind entgegen der Bewegungsrichtung des Körpers l gegen dessen Oberfläche so geneigt, dass sie für das neutrale Gas, z. B. Stickstoff, das durch die Öffnung 40 in den Raum zwischen den Rohren 37 und 39 eintritt und hier durch die Heizelemente 41 erhitzt wird, als Strahldüsen wirken, durch welche das erhitzte Gas in einer zur Bewegungsrichtung des Km pers 1 entgegengesetzten Richtung auf dit Oberfläche des Körpers 1 geblasen wird.
Das heisse Gas strömt durch den Zwischenraum zwischen dem Körper 1 und dem Rohr 39, trocknet die Oberfläche des Körpers 1 ab und kann unter Mitnahme von Luft und Wasserdampf an dem offenen Ende des Rohres 39 beim Einsxtzstopfen 36 in die umgebende Luft entweichen.
Der Körper 1 wird dann, wie in Fig. l gezeigt, durch einen Satz von üblichen, innerhalb der Leitung 8 angeordneten Vorschubwalzen 11 in eine VakuumvorkÅammer (Fig. 4 und 5) geführt, in der die Entfernung von Gasen und Wasserdampf aus der Rohrleitung 8 bewirkt und dadurch m Einschleppen von Luft oder andern Gasen durch den Körper 1 in das Bad 33 verhütet wird.
Die in Fig. 4 gezeigte Vakuumvorkammer umfasst im wesentlichen mehrere praktisch gleich evakuierte Einzelkammern 45, von denen jede mittels einer Leitung 46 an eine Vakuumquelle, z. B. Pumpe, angeschlossen ist. Die Kammern 45 sind von im wesentlichen gleichen Wandteilen 47 umschlossen und voneinander durch im wesentlichen gleiche Scheidewände 48 getrennt, die, wie dargestellt, durch die Wandteile 47 in Abständen voneinander gehaltert sind. Die äussersten Kammern 45 sind durch Deckplatten 49 bzw. 50 abgeschlossen, die mit den anschliessenden Wandteilen 47 verbunden sind. Das Plattenelement 49 ist mit einer zentralen, durchbohrten Nabe 51 versehen, deren Öffnung eine gekrümmte Innenfläche aufweist und einen kleinsten Durchmesser hat, der genügend gross ist, um eine leichte Bewegung des Körpers 1 durch die Öffnung zu ermöglichen.
Das Plattenelement 50 besteht aus einer mit einer zentralen Bohrung versehenen Platte, die einen kurzen Rohransatz 52 trägt. Die Scheidewände 48 weisen in der Mitte eine Öffnung auf und sind, wie aus Fig. 5 deutlich hervorgeht, mIt mehreren radialen Ein-
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schnitten 53 versehen. Die Mittelöffnungen haben eine dem Querschnitt des Körpers 1 ähnliche Form und sind ein wenig enger als dieser. Auf einer Seite jedes Elementes 48 ist eine in der Mitte gelochte flexible Dichtung 54, z.
B. aus Gummi, so befestigt oder angeklebt, dass sich beim Durchtritt des Körpers 1 durch die Mittelöffnung der Scheidewand 48 diese Öffnung infolge der Einschnitte 53 bis zur Anpassung an den Körper etwas dehnen kann, wobei die Dichtung 54 dazu dient, die geöffneten Einschnitte und allfällige Spalte zwischen der Oberfläche des Körpers 1 und den zwischen den Einschnitten liegenden Rändern der Öffnung in der Scheidewand dicht zu schliessen. Wenn der Körper 1 der Reihe nach durch die verschiedenen evakuierten Kammern 45 durchwandert, werden Gase und Wasserdampf von der Oberfläche des Körpers entfernt und zusammen mit etwa durch die Öffnung in der Nabe 51 eingezogenem Gas oder Wasserdampf durch die Leitungen 46 abgesaugt.
Die Öffnungen für den Durchgang des Körpers 1 können selbstverständlich beliebige, mit der Querschnittsform des Körpers 1 übereinstimmende Gestalt haben.
Der Körper 1 wird anschliessend durch den Eintrittskanal 14 geführt, der, wie allgemein in Fig. 1 und in Einzelheiten in Fig. 6 gezeigt ist, am Boden der Pfanne 15 angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, dass ein Eintrittskanal 14 der schematisch in Fig. 2 dargestellten Art, der in einem Stück mit der Pfanne aus einem weichen feuerfesten Material, wie Graphit, hergestellt ist, wegen des mechanischen Abriebes durch den Körper 1 und der Neigung des Materials, sich am Körper 1 als Oberflächenfilm abzulagern, nicht befriedigt. Ausserdem muss der Eintrittskanal auf kurzer Strecke einem Temperaturgefälle von über 10000 auf 250 C und wiederholten Erhitzungs- und Abkiihlungsvorgängen ohne Ableitung einer grossen Wärmemenge und ohne Abnützung bzw.
Ablagerung eines Ansatzes auf dem eintretenden Körper 1 widerstehen können ; er muss ferner aus einem Material hergestellt sein, das gegen Auflösung durch das geschmolzene Bad beständig ist.
Der in Fig. 6 dargestellte Eintrittskanal umfasst eine in der Mitte mit einer Bohrung versehene zylindrische Büchse 60 aus wärmeleitendem Material, wie Kupfer, mit einem Flansch 61 an dem einen Ende und einem zylindrischen Verlängerungsansatz 62 mit kleinerem Durchmesser an ihrem andern Ende. Die Mittelbohrung ist am äusseren Ende des Verlängerungsansatzes 62 erweitert und mit einem Innengewinde 63 versehen. Ein dünnwandiges Rohr- oder Hülsenelement 64 aus hitzebeständigem Metall, wie Molybdän, ist etwa in seiner Längsmitte mit einem Gewindehals versehen und in den Verlängerungsansatz 62 fest eingeschraubt, so dass es mit einem Teil seiner Länge eine Auskleidung für diesen Ansatz bildet.
Der Verlängerungsansatz 62 und der über das Ende dieses Ansatzes 62 herausragende Teil des Rohres 64 sind von einer im wesentlichen zylindrischen Büchse 66 aus keramischem Material, wie gebranntem Ton od. dgl., mit einer zentralen Bohrung umschlossen. Der Boden dei Pfanne 15 weist eine Öffnung 67 auf, in die eine im wesentlichen zylindrische, mit einer zentralen Bohrung versehene Büchse 68 aus feuerfestem Material, z. B. Graphit, fest eingesetzt ist, die, wie Fig. 6 zeigt, in ihrer Bohrung die keramische Büchse 66'aufnimmt. Eine Kühlvorrichtung, z. B. eine von einem Kühlmittel durchströmte Rohrschlange 69, die in Wärmeaustausch mit der Büchse 60 steht, dient zur Abfuhr der Wärme von dem Element 60 und dem Rohr 64.
Im Betriebe wandert der Körper 1 durch die zentrale Bohrung des Elementes 60 und durch das hitzebeständige Metallrohr 64 und gelangt in das in der Pfanne 15 befindliche Bad aus geschmolzenem Material. Das Rohr 64 hat innen eine solche Abmessung und Form, dass wohl der Körper 1 frei durchwandern, aber kein geschmolzenes Material längs des Körpers 1 nach unten sickern kann.
Wie bereits erwähnt, soll die Pfanne 15 zweckmässig kontinuierlich mit geschmolzenem Material in einer Menge beschickt werden, die gleich der Menge des geschmolzenen Materials ist, welches durch Anlagerung an dem Körper 1 aus der Pfanne entnommen wird. Eine Einrichtung zur derartigen Nachlieferung von geschmolzenem Material ist in den Fig. 7 und 8 veranschaulicht.
Gemäss Fig. 7 ist ein Schmelztiegel 70 mit Heizelementen 71 versehen, die in einem wärmeisolierenden Mantel 72 eingebettet sind, der den Schmelztiegel umgibt. Zum Abschluss des Schmelztiegels ist ein wärmeisolierender Deckel 73 vorgesehen. Mit dem Innenraum des Schmelztiegels steht ein geneigter Schmelzherd 74 in Verbindung, der von einem wärmeisolierenden Mantel 75 umgeben ist, welcher sich um und über den Schmelzherd erstreckt und einen Durchgangsweg umschliesst, der am äusseren und inneren Ende offen ist. In den wärmeisolierenden Mantel 75 sind Heizelemente 77 eingebettet, die, wie am besten aus Fig. 8. ersichtlich ist, den Herd und den Durchgangsweg beheizen. Für die Zufuhr von Tafeln 79 aus dem zu schmelzenden Material zu dem geneigten Herd kann mit Vorteil ein Walzenförderer 78 verwendet werden.
Im Betriebe werden Tafeln 79 auf den Boden des geneigten Herdes 74 aufgelegt und in der von Heizelementen 77 erzeugten Hitze geschmolzen. Die Neigung des Herdes ist so gewählt, dass die Tafeln nicht durch den Herd hinabgleiten und in den Schmelztiegel fallen können, dass aber das beim Abschmelzen
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der Tafeln sich bildende geschmolzene Material leicht aus dem Herd in den Schmelztiegel fliessen kann, um in diesem das Bad 80 aus geschmolzenem Material zu bilden. Die Heizelemente 71 halten das Bad 80 auf der erforderlichen Temperatur. Aus dem Bad 80 wird nach Bedarf vom Boden aus geschmolzenes Material durch eine Rohrleitung 26 abgelassen, wobei der Abfluss mittels eines geeigneten Ventils 27 (Fig. l) geregelt werden kann, so dass die Badtiefe in der Pfanne 15 leicht einstellbar ist.
Der beheizte Kanal 28 dient zur Verhütung von Wärmeverlusten und des Erstarrens von geschmolzenem Material in der Leitung vom Ventil 27 zur Pfanne 15 und kann in beliebiger Weise mit Wärme versorgt werden. Wenn erforderlich, kann mittels einer Leitung 81 eine neutrale odsr reduzierende Gasatmosphare, z. B. Stickstoff oder ein Gemisch aus Stickstoff und Kohlenmonoxyd, kontinuierlich in den Schmelztiegel 70 eingeleitet werden. Bei ihrem Entweichen durch den Durchlass 76 verhindert sie eine Oxydation des geschmolzenen und abschmelzenden Materials im Herd und führt Verunreinigungen ab, die bei der Erhitzung der natürlichen Oberflächenverunreinigungen, welche von vielen Materialien, aus denen die zu schmelzenden Tafeln zusammengesetzt sein können, freigesetzt werden.
Bei Anwendung einer reduzierenden Gasatmosphäre kann auch eine Reduktion von Oxyden durchgeführt werden. Ein Hauptzweck der Zufuhr von Material zur Pfanne 15 aus einem gemäss den Fig. 7 und 8 ausgebildeten Schpelztiegel besteht darin, dass das Material in das Bad 33 in geschmolzenem Zustand eingeführt wird, so dass die Temperatur des Bades 33 bei der Beschickung nicht stark verändert wird, wie dies beim Einbringen von massigen Körpern aus festem Material mit Raumtemperatur in das Bad der Fall wäre. Auf diese Weise können die Temperatur und die Tiefe des Bades 33 viel leichter eingeregelt werden.
Als spezielles Ausführungsbeispiel soll nachstehend ein typischer Anwendungsfall einer erfindungsgemässen Anlage beschrieben werden. Ein Längenabschnitt einer handelsüblichen Kupferstange 1 von etwa 0,8 cm Durchmesser wird durch die Richtmaschine 4, den Reiniger 5, den Wäscher 6, die Führung 7, den Trockner 9, die Vakuumvorkammer 12 und den Eintrittskanal 14 in die Pfanne 15 geleitet. In der Pfanne 15 befindet sich ein Bad 33 aus geschmolzenem Kupfer, dessen Tiefe durch kontinuierlichen Ersatz des vom Körper 1 beim Durchwandern aus dem Bad 33 entnommenen Kupfers durch geregelte kontinuierliche Zufuhr von geschmolzenem Kupfer aus dem Ofen 25 auf etwa 15 cm gehalten wird.
Die Temperatur des Bades 33 wird auf etwa 11200 C gehalten ; die Temperatur des in das Bad eintretenden Körpers 1 entspricht ungefähr Raumtemperatur, beträgt also etwa 25 C. Die Star ge 1 wird mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 12 m/min durch das Bad 33 geführt.
Der aus dem Bad austretende Körper 16 hat eine im wesentlichen kreisrunde Umrissform und wandert zwischen Kalibrierwalzen 17 und durch einen Kühlkanal 18 zu einem Aufnahmebehälter 19. Die Oberflä- chentemperatur des Körpers 16 liegt bei seinem Austritt aus dem Bad 33 in der Grössenordnung von 1000o. C. Bekanntlich oxydiert Kupfer an der Luft bei erhöhten Temperaturen sehr stark. Aus diesem Grunde ist für den oberen Teil der Pfanne 15 ein Abschluss vorgesehen, der die Walzen. 17 umschliesst und an den Kühlkanal 18 anschliesst. In dem abgeschlossenen Raum einschliesslich des Kühlkanals 18 ist eine Atmosphäre aus. Stickstoff vorgesehen, um eine Oxydation der Stange 16 wirksam zu verhüten.
Der Durchmesser des Kreisquerschnittes der Stange 16 beträgt bei Raumtemperatur etwa 1, 3 cm.
Daraus ergibt sich ein Verhältnis der austretenden Materialmenge zur eintretenden Materialmenge von etwa 3, 1 : 1, d. h. an jedem Kilogramm der durch das Bad 33 geführten Kupferstange haben sich durch Anlagerung 2, 1 kg Kupfer niedergeschlagen.
Im vorstehenden Beispiel wurde die Anwendung der Erfindung unter Bezugnahme auf ein besonderes Material und eine bestimmte Umrissform des eingeführten Körpers sowie auf spezielle Werte von Körperquerschnitt, Tiefe des Bades, Geschwindigkeit des eingeführten Körpers und Temperatur des Bades beschrieben, doch versteht sich, dass alle diese Faktoren abgewandelt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Wenn ferner auch gemäss den vorstehenden Darlegungen vorzugsweise nur ein solcher Teil des Körpers 16 auf die Querschnittsabmessungen und Form des Körpers l* zurückgeführt wird, der eine im wesentlichen gleiche Länge wie der Körper 1 hat, und dieser Körper l* als Ersatz für den verarbeiteten Körper 1 verwendet wird, während der Rest des Körpers 16 als Erzeugnis 23 abgeführt wird, so ist es doch für den Fachmann klar, dass gegebenenfalls auch der gesamte Körper 16 auf die Querschnittsabmessung und Form des Körpers 1 reduziert werden und der gesamte so erhaltene Körper l'beliebig oft im Kreislauf durch das Bad 33 geführt werden kann, ehe ein Teil als Erzeugnis 23 abgetrennt und abgeführt wird.
Dem Fachmann ist weiters auch leicht erkenntlich, dass die in Fig. 1 veranschaulichte Anlage auch nur eine Stufe in einer Reihe gleichartiger Anlagen bilden kann, wobei dann das Erzeugnis 23 dieser Stufe seine grösste Querschnittsfläche, d. i. jene des Körpers 16, beibehält und in dieser Form in einer Folgestufe als Körper 1 zur Herstellung eines Körpers 16 mit noch grösserem Querschnitt verwendet wird.
Es ist klar, dass auf diese Art gegebenenfalls langgestreckte Körper mit immer grösseren Querschnitten in
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vorteilhafter Weise hergestellt werden können. In der vorstehenden Beschreibung wurde eine Vorrichtung erläutert, bei welcher der Eintrittskanal im Boden der Pfanne 15 angeordnet ist, doch kann selbstverständlich der Körper 1 auch an irgend einer andern unter der Oberfläche des Bades 33 gelegenen Stelle in die Pfanne eintreten und diese in irgend einer Lage durchwandern, die der besonderen Konstruktiv n der Vorrichtung und den thermischen oder metallurgischen Eigenschaften des verwendeten Materials entspricht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines langgestreckten Körpers mit homogener Zusam- mensetzung, bei dem ein langgestreckter Körper aus festem Material, der eine bestimmte Querschnittsfläche hat, durch eine flüssige Masse aus Material mit der gleichen Zusammensetzung hindurchgeführt wird, wobei seine Querschnittsfläche infolge der Anlagerung von Material aus der flüssigen Masse wächst, dadurch gekennzeichnet, dass der langgestreckte Körper von bestimmtem Ausgangsquerschnitt nach Befreiung von Cberflächenoxydationen durch eine Oxydationen verhütende Vakuumkammer hindurch an einer unter dem Spiegel der flüssigen Masse liegenden Stelle in diese Masse eingeführt wird.