Procédé de fabrication d'un filament métallique La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un filament métallique.
Le procédé objet de l'invention consiste à pro duire un jet libre de gaz à une vitesse d'au moins 25,9 m/sec. et à faire jaillir un jet continu de métal fondu à une vitesse d'extrusion comprise entre 3 et 30,5 m/sec., ce jet de métal fondu pénétrant au moins partiellement dans le jet de gaz destiné à l'entraîner.
On a représenté à titre d'exemple sur la fig. uni que du dessin ci-joint une forme d'exécution préférée d'un dispositif pour la mise en aeuvre du procédé conforme à l'invention.
Un jet libre de gaz à grande vitesse présente une rigidité apparente comparable à celle d'un corps so lide et il peut être utilisé pour l'entraînement d'un jet de métal fondu jusqu'à solidification de ce dernier. Sur le dessin, on a représenté un jet de gaz 1 tel que de l'air à la sortie d'un orifice 2 ménagé dans un ré cipient auquel on fournit le gaz. La vitesse du gaz à la sortie de cet orifice peut descendre jusqu'à 25,9 m/sec. La vitesse à utiliser dans chaque cas particulier dépendra de la densité du métal et de la réduction de section droite que l'on désire appli quer au métal.
Le jet de métal fondu peut être fourni par exem ple par un tube éjecteur 3 monté à proximité de l'ori fice 2 par lequel sort le jet de gaz, cet éjecteur se terminant par un ajutage 4 formant orifice d'extru sion. Le tube éjecteur -3 est alimenté en métal fondu par le réservoir 5, l'afflux de métal fondu étant réglé par le robinet 6. On soumet le métal fondu dans le tube éjecteur 3 à une pression telle qu'il sorte de l'ajutage 4 sous la forme d'un courant continu de métal fondu 8, cette pression étant assurée par un courant de gaz sous pression provenant de la cana lisation 7.
La vitesse d'extrusion peut être comprise entre 3 et 30 m/sec. suivant le métal utilisé, la tem pérature du métal fondu et le produit que l'on veut obtenir. L'angle suivant lequel le jet de métal fondu vient au contact du jet de gaz n'est pas critique, mais il est en général préférable de projeter le métal sui vant un angle aigu par rapport à la direction du cou rant gazeux.
Par exemple, si les jets d'air et de métal fondu ont des vitesses sensiblement égales, par exemple de 30 m/sec., le jet gazeux forme un simple support pour le métal fondu pendant qu'il se solidifie et il porte le métal fondu sur un court trajet 9 jusqu'à ce que l'effet de la pesanteur sur le métal prédomine sur la sustentation assurée par le jet gazeux. A l'ex trémité de ce trajet 9, le métal commence à tomber, cependant que la vitesse élevée du jet gazeux pro duit des courants d'air dans l'atmosphère environ nante, de telle sorte que le filament qui se forme con tinue à être entrainé par ces courants d'air. Le fila ment en formation est sensiblement rond.
Bien que le jet de métal en fusion vienne au contact d'un jet gazeux à grande vitesse, le métal fondu n'est ni va- porïsé, ni pulvérisé. Le métal est, dans certains cas, porté par le jet gazeux et, dans d'autres cas, il sem ble que le métal pénètre légèrement dans la partie su périeure du jet sans dépasser une profondeur cor respondant au quart supérieur de ce jet qui entraîne le métal.
En réduisant la vitesse d'extrusion du métal fondu tout en augmentant la vitesse du jet gazeux, la partie solidifiée du jet de métal et celle qui pénè tre sous l'effet de la pesanteur dans le jet gazeux exercent une traction sur le métal fondu en cours d'extrusion, ce qui réduit la section droite du jet de métal fondu avant que ce métal ne se soit solidifié. On peut ainsi obtenir un filament filé de diamètre inférieur au diamètre d'extrusion. Une réduction sup- plémentaire de la vitesse d'extrusion et une augmen tation de la vitesse du jet gazeux peuvent servir à faire varier la longueur des éléments formant le fi lament final.
Comme il a été dit, il est nécessaire de régler la vitesse d'extrusion du métal fondu et la vitesse. du jet gazeux pour régler le degré de pénétration du jet de métal dans le jet gazeux. De même, la vitesse du cou rant gazeux doit croître avec la densité du métal uti lisé. En ce qui concerne l'angle formé par les deux jets, il est possible d'aller jusqu'à 900 par rapport à la direction d'avancement du jet continu de gaz. Mais, lorsqu'on dépasse cette valeur, la partie du courant de métal voisine du courant gazeux suit un trajet curviligne au moment où elle vient au contact du jet gazeux et en traverse la surface.
Dans la plu part des cas, le jet de métal et le filament de métal solidifié sont entraînés à la partie supérieure du jet gazeux ou par cette partie supérieure sur une dis tance -qui ne dépasse guère 75 mm avant que le fi lament ne dévie par rapport à une ligne droite.
On peut préparer un filament de section à peu près circulaire à partir de métaux ne s'oxydant pas facilement à l'air à la température utilisée pour l'ex trusion. On peut, en particulier, filer l'étain, le plomb et le zinc à des températures dépassant de 1 à 50() C leur point de fusion sous des pressions suf fisantes pour assurer l'extrusion du métal fondu à des vitesses d'environ 15 à 30 m/sec. dans un jet gazeux dont la vitesse à la sortie de l'ajutage est de 25 à 30 m/sec. Bien que l'on ait supposé, jusqu'à présent,
que l'extrusion du métal fût effectuée au- dessus du courant gazeux, on a constaté que l'on pouvait obtenir des résultats à peu près identiques en effectuant l'extrusion dans des positions autres, par exemple, suivant une direction horizontale di rigée vers le courant gazeux ou même dans une di rection verticale à partir du dessous du jet gazeux. Etant donné que le métal est entraîné à la surface du jet gazeux, ou immédiatement sous la surface de ce dernier, pendant sa solidification, il est possible d'utiliser plusieurs chambres d'extrusion distribuées autour de l'orifice 2.
Le métal de chaque jet à l'état fondu et au début de sa solidification conserve sa po sition relative dans le jet gazeux sans venir au con tact des autres jets de métal ou des filaments pro duits par ces derniers, tant que les filaments n'ont pas quitté le jet gazeux et ne se sont pas refroidis à une température inférieure à la température de sou dure des jets de métal considérés. Outre les métaux indiqués ci-dessus, on peut fi ler le fer et l'acier dont l'oxydation à l'état fondu est faible et n'affecte que la surface, le cuivre, l'alumi nium, le cadmium, le bismuth, l'indium et leurs al liages, d'une manière générale, tous les métaux et alliages qui ne s'oxydent pas facilement à l'état fondu.
Method for manufacturing a metal filament The present invention relates to a method for manufacturing a metal filament.
The process which is the subject of the invention consists in producing a free jet of gas at a speed of at least 25.9 m / sec. and in causing a continuous jet of molten metal to spout at an extrusion speed of between 3 and 30.5 m / sec., this jet of molten metal penetrating at least partially into the gas jet intended to entrain it.
It is shown by way of example in FIG. united that of the attached drawing a preferred embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.
A free high velocity gas jet has an apparent stiffness comparable to that of a solid body and can be used to drive a jet of molten metal until the latter solidifies. In the drawing, there is shown a gas jet 1 such as air at the outlet of an orifice 2 formed in a receptacle to which the gas is supplied. The gas velocity at the outlet of this orifice can drop to 25.9 m / sec. The speed to be used in each particular case will depend on the density of the metal and the reduction in cross section which is desired to be applied to the metal.
The jet of molten metal can be supplied, for example, by an ejector tube 3 mounted close to the orifice 2 through which the gas jet exits, this ejector terminating in a nozzle 4 forming an extrusion orifice. The ejector tube -3 is supplied with molten metal by the reservoir 5, the influx of molten metal being regulated by the valve 6. The molten metal in the ejector tube 3 is subjected to a pressure such that it comes out of the nozzle. 4 in the form of a continuous stream of molten metal 8, this pressure being ensured by a stream of pressurized gas coming from the pipe 7.
The extrusion speed can be between 3 and 30 m / sec. depending on the metal used, the temperature of the molten metal and the product to be obtained. The angle at which the jet of molten metal contacts the jet of gas is not critical, but it is generally preferable to project the metal at an acute angle to the direction of the gas stream.
For example, if the jets of air and molten metal have substantially equal velocities, for example 30 m / sec., The gas jet forms a simple support for the molten metal as it solidifies and it carries the metal melted over a short path 9 until the effect of gravity on the metal predominates over the lift provided by the gas jet. At the end of this path 9, the metal begins to fall, while the high velocity of the gas jet produces air currents in the surrounding atmosphere, so that the filament which forms continues to flow. to be carried away by these drafts. The filament in formation is appreciably round.
Although the molten metal jet comes into contact with a high velocity gas jet, the molten metal is neither vaporized nor pulverized. The metal is, in certain cases, carried by the gaseous jet and, in other cases, it seems that the metal penetrates slightly in the upper part of the jet without exceeding a depth corresponding to the upper quarter of this jet which involves metal.
By reducing the speed of extrusion of the molten metal while increasing the speed of the gas jet, the solidified part of the metal jet and that which penetrates under the effect of gravity in the gas jet exert a traction on the molten metal by during extrusion, which reduces the cross section of the stream of molten metal before that metal has solidified. It is thus possible to obtain a spun filament with a diameter smaller than the extrusion diameter. A further reduction in the extrusion speed and an increase in the speed of the gas jet can serve to vary the length of the elements forming the final filament.
As has been said, it is necessary to adjust the molten metal extrusion speed and the speed. gas jet to adjust the degree of penetration of the metal jet into the gas jet. Likewise, the speed of the gas stream must increase with the density of the metal used. As regards the angle formed by the two jets, it is possible to go up to 900 with respect to the direction of advance of the continuous jet of gas. However, when this value is exceeded, the part of the metal stream adjacent to the gas stream follows a curvilinear path when it comes into contact with the gas jet and crosses its surface.
In most cases, the metal jet and the solidified metal filament are entrained at the upper part of the gas jet or by this upper part over a distance which hardly exceeds 75 mm before the filament deviates by compared to a straight line.
A filament of approximately circular section can be prepared from metals which do not readily oxidize in air at the temperature used for extrusion. In particular, tin, lead and zinc can be spun at temperatures exceeding 1 to 50 () C their melting point under pressures suf ficient to ensure extrusion of the molten metal at speeds of about 15 to 30 m / sec. in a gas jet, the speed of which at the outlet of the nozzle is 25 to 30 m / sec. Although it has been assumed, until now,
that the extrusion of the metal was carried out above the gas stream, it was found that one could obtain roughly identical results by carrying out the extrusion in other positions, for example, in a horizontal direction di rigged towards the gas stream or even in a vertical direction from below the gas jet. Since the metal is entrained on the surface of the gas jet, or immediately below the surface of the latter, during its solidification, it is possible to use several extrusion chambers distributed around the orifice 2.
The metal of each jet in the molten state and at the start of its solidification retains its relative position in the gas jet without coming into contact with the other jets of metal or the filaments produced by the latter, as long as the filaments do not have not left the gas jet and have not cooled to a temperature lower than the sulfur temperature of the metal jets considered. In addition to the metals indicated above, iron and steel can be spun with weak oxidation in the molten state and only affects the surface, copper, aluminum, cadmium, bismuth , indium and their alloys, in general, all metals and alloys which do not oxidize easily in the molten state.