CH625438A5

CH625438A5 - Method and apparatus for the production of a metal strip

Info

Publication number: CH625438A5
Application number: CH1270877A
Authority: CH
Inventors: Mandayam Narisimhan
Original assignee: Allied Chem
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1977-10-18
Publication date: 1981-09-30
Also published as: DE2746238C2; GB1592255A; FR2368324B1; SE8301648D0; FR2381581A1; AU2904877A; SE7711476L; GB1592257A; FR2368324A1; AU503857B2; FR2381581B1; SE433712B; JPS5942586B2; DE2746238A1; JPS5353525A; NL176150C; SE460291B; SE8301648L; NL7711091A; NL176150B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metallstreifens durch Ablagerung von geschmolzenem Metall auf der Oberfläche eines sich bewegenden Kühlkörpers. The invention relates to a method and a device for producing a metal strip by depositing molten metal on the surface of a moving heat sink.

Aus «Zeitschrift für Metallkunde», 64 (1973), Seiten 835-843 sind für das Stranggiessen von Metallstreifen zwei Verfahrenstypen und hierfür geeignete Vorrichtungen bekannt. Bei dem einen Verfahren, mit dem sich auch die Erfindung befasst, wird die Schmelze unter Zwang aus einer Strang-giessdüse auf einen beweglichen Kühlkörper ausgepresst, während beim anderen Verfahrenstyp die Schmelze unter Schwerkraft aus der Stranggiessdüse austritt und durch Oberflächenspannung an der Düsenöffnung einen Meniskus bildet, von dem der Strang mit Hilfe einer sich drehenden Kühltrommel oder eines endlosen gekühlten Bandes abgezogen wird. From "Zeitschrift für Metallkunde", 64 (1973), pages 835-843, two types of processes and devices suitable for the continuous casting of metal strips are known. In one method, which is also the subject of the invention, the melt is forced out of a continuous casting nozzle onto a movable heat sink, while in the other type of method the melt exits the continuous casting nozzle under gravity and forms a meniscus by surface tension at the nozzle opening from which the strand is drawn off using a rotating cooling drum or an endless chilled belt.

Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrenstyps mit Verwendung der Schwerkraft finden sich in den US-PS 3 522 836 und 3 605 863 sowie in der DE-OS 2 419 373. Um zusammenhängende Metallfäden oder -streifen zu bekommen, darf die Kühltrommel oder das Kühlband aber nur relativ langsam bewegt werden, so dass man bei diesem Verfahrenstyp keine genügend schnelle Abkühlung und damit keine amorphen zusammenhängenden Metallstreifen erzielen kann. Devices for carrying out this type of process using gravity can be found in US Pat. Nos. 3,522,836 and 3,605,863 and in DE-OS 2,419,373. However, in order to obtain coherent metal threads or strips, the cooling drum or the cooling belt may only are moved relatively slowly, so that one cannot achieve a sufficiently rapid cooling and thus no amorphous coherent metal strips with this type of process.

Bei dem Verfahrenstyp, bei dem die Schmelze unter Druck gesetzt wird, war es bisher nicht möglich, Metallstreifen grösserer Breite und mit gleichmässiger Dicke und gleichen Festigkeitseigenschaften, wie Zerreissfestigkeit und Dehnung, in allen Richtungen des Streifens zu bekommen. Bei Metallstreifen ist es aber wichtig, gleichmässige Dicke und isotrope Festigkeitseigenschaften in Längs- und Querrichtung des Streifens zu bekommen. With the type of process in which the melt is pressurized, it has not hitherto been possible to obtain metal strips of greater width and with uniform thickness and the same strength properties, such as tensile strength and elongation, in all directions of the strip. With metal strips, however, it is important to have a uniform thickness and isotropic strength properties in the longitudinal and transverse directions of the strip.

Noch ein anderes Verfahren zum Stranggiessen von Metallstreifen findet sich in der US-PS 3 862 658, bei dem die Metallschmelze in den Spalt zwischen zwei eng beieinanderliegenden, gegenläufig rotierenden Stahlwalzen gegossen wird. Die US-PS 905 758 beschreibt ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Bögen, Streifen oder Bändern durch Ablagerung des geschmolzenen Metalls auf einer sich bewegenden Kühlfläche. Auch diese Verfahren ergeben aber keine gleichmässigen Eigenschaften in den verschiedenen Richtungen der Streifen. Yet another process for the continuous casting of metal strips can be found in US Pat. No. 3,862,658, in which the molten metal is poured into the gap between two closely opposed, rotating steel rollers. US Pat. No. 905,758 describes a further method for producing sheets, strips or tapes by depositing the molten metal on a moving cooling surface. However, these methods also do not result in uniform properties in the different directions of the strips.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, Metallstreifen mit gleichmässiger Dicke und gleichen Eigenschaften, wie Festigkeit und Dehnung, in Längs- wie in The object on which the invention is based is now to provide metal strips with a uniform thickness and the same properties, such as strength and elongation, in the longitudinal as well as in

2 2nd

5 5

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15 15

20 20th

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3 3rd

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Querrichtung in möglichst beliebiger Breite herstellen zu können. To be able to produce the transverse direction in any width possible.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gekennzeichnet. The inventive method is characterized by the features of independent claim 1.

Wenn hier von Metallstreifen die Rede ist, so sind darunter Drähte, Bänder und Bögen zu verstehen. Das erfindungsgemässe Verfahren kann aber insbesondere das Stranggiessen breiter Streifen amorpher Metallegierungen ohne die Nachteile der bekannten Verfahren ermöglichen. Diese Streifen besitzen gleichmässigere Abmessungen bezüglich der Breite und Dicke und geringere Abweichungen der Festigkeitseigenschaften in der Breite und Länge des Streifens. Auch können bei hohen Kühlgeschwindigkeiten amorphe Metallstreifen grösserer Dicke stranggegossen werden, und es können Streifen aus Legierungen, wie Pd75Si25 stranggegossen werden, die nach bekannten Verfahren nicht erhältlich waren. Die Breite der mit der Vorrichtung erhältlichen Metallstreifen kann grösser als 6 mm sein, ohne dass die Isotropie der Festigkeits- und Zugeigenschaften beeinträchtigt wird. When we talk about metal strips, we mean wires, ribbons and arches. However, the method according to the invention can in particular enable the continuous casting of broad strips of amorphous metal alloys without the disadvantages of the known methods. These strips have more uniform dimensions in terms of width and thickness and fewer deviations in the strength properties in the width and length of the strip. At high cooling speeds, amorphous metal strips of greater thickness can also be continuously cast, and strips of alloys such as Pd75Si25 can be continuously cast, which were not obtainable by known processes. The width of the metal strips obtainable with the device can be greater than 6 mm without the isotropy of the strength and tensile properties being impaired.

Der sich bewegende Kühlkörper, dessen Oberfläche aus einem Metall mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer oder Beryllium-Kupfer, bestehen und verchromt oder poliert sowie mit einem korrosionsbeständigen, hochschmelzenden Überzug aus Keramik oder Metall versehen sein kann, hat eine Kühl- oder Abschreckfläche, auf der das geschmolzene Metall sich verfestigt. Der Kühlkörper ist so ausgebildet, dass man eine Längsbewegung der Kühlfläche mit Geschwindigkeiten im Bereich von 100 bis 2000 m/Min., besonders von 300 bis 1500 m/Min., spezieller von 600 bis 1000 m/Min., bekommt. The moving heat sink, the surface of which can be made of a metal with a relatively high thermal conductivity, such as copper or beryllium copper, and can be chrome-plated or polished and provided with a corrosion-resistant, high-melting ceramic or metal coating, has a cooling or quenching surface which solidifies the molten metal. The heat sink is designed in such a way that a longitudinal movement of the cooling surface is achieved at speeds in the range from 100 to 2000 m / min., In particular from 300 to 1500 m / min., More particularly from 600 to 1000 m / min.

Der Schmelzenbehälter, der aus einem Stück mit der Schlitzdüse bestehen kann, enthält Heizeinrichtungen zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Metalles oberhalb seines Schmelzpunktes und steht in Verbindung mit der Stranggiess-düse. The melt container, which can consist of one piece with the slot nozzle, contains heating devices for maintaining the temperature of the metal above its melting point and is connected to the continuous casting nozzle.

Der Schlitz der Stranggiessdüse, die beispielsweise aus geschmolzener oder gespritzter Kieselsäure bestehen kann, liegt in unmittelbarer Nähe der Kühlfläche. Ihr Schlitz ist senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Kühlfläche angeordnet. Für die Länge des Schlitzes gibt es nur eine Begrenzung nach praktischen Überlegungen, da der Schlitz nicht länger als die Breite der Kühlfläche sein sollte. Die Länge des Schlitzes bestimmt die Breite des stranggegossenen Metallstreifens. The slot of the continuous casting nozzle, which can consist, for example, of molten or sprayed silica, is in the immediate vicinity of the cooling surface. Its slot is arranged perpendicular to the direction of movement of the cooling surface. There is only a practical limit to the length of the slot, since the slot should not be longer than the width of the cooling surface. The length of the slot determines the width of the continuously cast metal strip.

Mittel, die die Schmelze unter Zwang aus der Schlitzdüse austreten lassen, bestehen etwa darin, dass man den Schmelzenbehälter unter Druck setzt, wie mit Hilfe eines Inertgases oder indem man den statischen Druck des geschmolzenen Metalles ausnutzt, wenn der Metallspiegel in dem Schmelzenbehälter ausreichend hoch liegt. Means that force the melt to emerge from the slot nozzle consist, for example, of putting the melt container under pressure, such as with the aid of an inert gas, or by using the static pressure of the molten metal when the metal level in the melt container is sufficiently high .

Erwünschtermassen ist das geschmolzene Metall eine Legierung, die beim Abschrecken mit einer Geschwindigkeit von wenigstens etwa 104oC je Sekunde einen amorphen Feststoff bildet. Sie kann auch ein polykristallines Metall bilden. Der erhaltene amorphe Metallstrang kann etwa 7 mm, aber auch 1 cm oder 3 cm breit und 0,02 bis zu etwa 0,14 mm dick sein und hat isotrope physikalische Eigenschaften, wie Festigkeit und Magnetisierbarkeit. Desirably, the molten metal is an alloy that forms an amorphous solid when quenched at a rate of at least about 104 ° C per second. It can also form a polycrystalline metal. The amorphous metal strand obtained can be about 7 mm, but also 1 cm or 3 cm wide and 0.02 up to about 0.14 mm thick and has isotropic physical properties such as strength and magnetizability.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert. The subject of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise in senkrechtem Schnitt, die die Bildung eines Streifens aus geschmolzenem Metall, das auf einer sich bewegenden Kühlfläche aus einer Düse mit spezieller Gestalt und Anordnung bezüglich der Kühlfläche abgelagert wurde, nach der Erfindung erläutert, 1 is a side view, partially in vertical section, illustrating the formation of a strip of molten metal deposited on a moving cooling surface from a nozzle having a specific shape and location with respect to the cooling surface, in accordance with the invention;

Fig. 2 und 3 jeweils eine etwas vereinfachte perspektivische Darstellung zweier Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung im Betrieb. In Fig. 2 findet die Bildung eines Streifens auf der Oberfläche einer Kühlwalze statt, die so angeordnet ist, dass sie um ihre Längsachse rotiert. In Fig. 3 findet die Bildung des Streifens auf der Oberfläche eines endlosen sich bewegenden Bandes statt, 2 and 3 each show a somewhat simplified perspective illustration of two embodiments of a device according to the invention in operation. In Fig. 2, the formation of a streak occurs on the surface of a chill roll which is arranged to rotate about its longitudinal axis. In Fig. 3, the streak is formed on the surface of an endless moving belt,

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt einer Düse in ihrer Beziehung zu der Oberfläche des Kühlsubstrates für die Diskussion der relativen Abmessungen der Schlitzbreite, der Lippen- oder Kantenabmessungen und des Spaltes zwischen den Lippen oder Kanten und der Kühlfläche, 4 shows a vertical section of a nozzle in relation to the surface of the cooling substrate for the discussion of the relative dimensions of the slot width, the lip or edge dimensions and the gap between the lips or edges and the cooling surface,

Fig. 5 einen Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kühlfläche und erläutert eine bevorzugte Ausführungsform einer nach dem Verfahren der Erfindung verwendeten Düse mit konkav geformten inneren Seitenwänden, 5 shows a section in a plane perpendicular to the direction of movement of the cooling surface and explains a preferred embodiment of a nozzle used according to the method of the invention with a concavely shaped inner side wall,

Fig. 6 und 7 jeweils in schematischer Weise die Form des Schlitzes einer Schlitzdüse, von der Oberfläche des Kühlsubstrates aus gesehen. Fig. 6 zeigt einen allgemein rechteckigen Schlitz, Fig. 7 erläutert einen Schlitz mit erweiterten Endabschnitten. 6 and 7 each schematically the shape of the slot of a slot nozzle, seen from the surface of the cooling substrate. Fig. 6 shows a generally rectangular slot, Fig. 7 explains a slot with enlarged end portions.

Das Verfahren zum Giessen eines endlosen Streifens nach der vorliegenden Erfindung kann als «Giessen mit ebenem Fluss» bezeichnet werden. Sein Arbeitsprinzip ist nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. The method of casting an endless strip in accordance with the present invention may be referred to as "flat flow casting". Its principle of operation is explained below with reference to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt einer seitlichen Darstellung, die das Verfahren nach der Erfindung erläutert. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wandert ein Kühlkörper 1, der hier als Band erläutert ist, in der Richtung des Pfeiles in unmittelbarer Nähe einer Schlitzdüse, die durch eine erste Lippe oder Kante 3 und eine zweite Lippe oder Kante 4 begrenzt ist. Geschmolzenes Metall 2 wird unter Druck durch die Düse gepresst und in Berührung mit der sich bewegenden Oberfläche des Kühlkörpers gebracht. Wenn das Metall in Berührung mit der Oberfläche des sich bewegenden Kühlkörpers verfestigt ist, bildet sich eine Verfestigungsfront, die durch die Linie 6 gezeigt ist. Oberhalb der Verfestigungsfront wird ein Körper von geschmolzenem Metall aufrechterhalten. Die Verfestigungsfront geht gerade am Ende der zweiten Lippe oder Kante 4 vorbei, ohne diese zu berühren. Die erste Lippe oder Kante 3 stützt das geschmolzene Metall im wesentlichen durch die Pumpwirkung der Schmelze, die aus der konstanten Entfernung von verfestigtem Streifen 5 resultiert. Die Oberfläche des sich bewegenden Kühlkörpers 1 wandert mit einer Geschwindigkeit im Bereich von etwa 100 bis etwa 2000 m je Minute. Die Fliessgeschwindigkeit von geschmolzenem Metall gleicht der Geschwindigkeit einer Entfernung von Metall in der Form von festem Streifen und reguliert sich selbst. Die Fliessgeschwindigkeit wird durch Druck unterstützt, aber durch die Bildung der Verfestigungsfront und die zweite Lippe oder Kante 4 gesteuert, die mechanisch das geschmolzene Metall unter sich abstützt. So wird die Fliessgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalles primär durch den viskosen Fluss zwischen der ersten Lippe und dem festen Streifen, der geformt wird, gesteuert, und sie wird nicht primär durch die Schlitzbreite gesteuert. Um eine ausreichend hohe Abschreckgeschwindigkeit zu erhalten, um ein amorphes Band herzustellen, muss die Oberfläche des Kühlkörpers sich gewöhnlich mit einer Gewchwindigkeit von wenigstens etwa 200 m/Min. bewegen. Bei geringeren Geschwindigkeiten ist es allgemein nicht möglich, Abschreckgeschwindigkeiten, d.h. Kühlgeschwindigkeiten bis zur Verfestigungstemperatur, von wenigstens 104°C/Sek. zu erhalten, wie dies erforderlich ist, um amorphe Metallstreifen zu bekommen. Natürlich sind geringere Geschwindigkeiten, wie etwa 100 m/Min., in üblicher Weise zu erhalten, doch führen sie zu polykristallinen Streifen. Und in jedem Fall führt ein Giessen von Metallegierungen, die keine amorphen Feststoffe bilden, nach dem vorliegenden Verfahren zu polykristallinen Streifen, ungeachtet der Wandergeschwindigkeit der Kühlfläche. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche sollte nicht grösser als etwa 2000 m/Min. sein, da mit einer Steigerung der Ge5 Fig. 1 shows a partial section of a side view which explains the method according to the invention. As shown in Fig. 1, a heat sink 1, which is explained here as a band, migrates in the direction of the arrow in the immediate vicinity of a slot nozzle which is delimited by a first lip or edge 3 and a second lip or edge 4. Molten metal 2 is pressed under pressure through the nozzle and brought into contact with the moving surface of the heat sink. When the metal is solidified in contact with the surface of the moving heat sink, a solidification front is formed, which is shown by line 6. A body of molten metal is maintained above the solidification front. The solidification front just passes the end of the second lip or edge 4 without touching it. The first lip or edge 3 supports the molten metal essentially by the pumping action of the melt resulting from the constant removal of solidified strip 5. The surface of the moving heat sink 1 travels at a speed in the range of approximately 100 to approximately 2000 m per minute. The flow rate of molten metal equals the rate of removal of metal in the form of solid strips and regulates itself. The flow rate is supported by pressure, but controlled by the formation of the solidification front and the second lip or edge 4 that mechanically moves the molten metal supported under itself. Thus, the flow rate of the molten metal is primarily controlled by the viscous flow between the first lip and the solid strip that is being formed, and is not primarily controlled by the slot width. In order to obtain a sufficiently high quenching speed to produce an amorphous ribbon, the surface of the heat sink must usually be at a speed of at least about 200 m / min. move. At lower speeds, it is generally not possible to set quenching speeds, i.e. Cooling speeds up to the solidification temperature, of at least 104 ° C / sec. to get as needed to get amorphous metal strips. Of course, lower speeds, such as 100 m / min, can be obtained in the usual way, but they lead to polycrystalline stripes. In any case, casting metal alloys that do not form amorphous solids results in polycrystalline strips according to the present method, regardless of the speed of the cooling surface. The speed of movement of the cooling surface should not exceed about 2000 m / min. be there with an increase in Ge5

10 10th

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4 4th

schwindigkeit des Substrates die Höhe der Verfestigungsfront infolge der Verkürzung der für die Verfestigung verfügbaren Zeit herabgedrückt wird. Dies führt zur Bildung eines dünnen Streifens (Dicke geringer als etwa 0,02 mm). Da der Erfolg des vorliegenden Verfahrens an einer sorgfältigen Benetzung des Kühlsubstrates durch das geschmolzene Metall hängt und da sehr dünne Schichten von geschmolzenem Metall (beispielsweise dünner als etwa 0,02 mm) das Kühlsubstrat nicht genügend benetzen, bekommt man dünne poröse Streifen, die nicht gewerblich verwertbar sind. Dies ist besonders stark, wenn das Giessen anders als im Vakuum erfolgt, da Ströme des umgebenden Gases, wie Luft, einen wesentlichen nachteiligen Einfluss auf die Streifenbildung bei höheren Substratgeschwindigkeiten haben. Allgemein kann gesagt werden, dass eine Steigerung der Kühlflächengeschwindigkeit zu einer Produktion dünnerer Streifen führt und dass umgekehrt eine Verminderung dieser Geschwindigkeit zu einem dickeren Streifen führt. Vorzugsweise liegen die Geschwindigkeiten bei etwa 300 bis 1500, stärker bevorzugt bei etwa 600 bis 1000 m/Min. speed of the substrate, the height of the solidification front is reduced as a result of the shortening of the time available for the solidification. This leads to the formation of a thin strip (thickness less than about 0.02 mm). Since the success of the present method depends on careful wetting of the cooling substrate by the molten metal and since very thin layers of molten metal (e.g. thinner than about 0.02 mm) do not adequately wet the cooling substrate, thin porous strips are obtained which are not commercially available are usable. This is particularly strong when casting is done differently than in a vacuum, since flows of the surrounding gas, such as air, have a significant adverse influence on the streaking at higher substrate speeds. In general it can be said that an increase in the cooling surface speed leads to the production of thinner strips and conversely a decrease in this speed leads to a thicker strip. Preferably the speeds are about 300 to 1500, more preferably about 600 to 1000 m / min.

Um einen festen endlosen Streifen mit gleichmässigem Querschnitt zu erhalten, sind bestimmte Abmessungen bezüglich der Düse und ihrer Wechselbeziehung mit der Kühlfläche wesentlich. Sie werden an Hand von Fig. 4 der Zeichnung erklärt. In Fig. 4 sollte die Breite a des Schlitzes der Schlitzdüse, der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kühlfläche angeordnet ist, etwa 0,3 bis etwa 1 mm, vorzugsweise etwa 0,6 bis etwa 0,9 mm betragen. Wie oben gesagt wurde, steuert die Breite des Schlitzes nicht die Fliessgeschwindigkeit von geschmolzenem Metall durch die Düse, doch könnte die Breite ein begrenzender Faktor werden, wenn sie zu schmal ist. Zwar kann ein schmalerer Schlitz in einigem Umfang kompensiert werden, indem man höhere Drücke zum Hindurchpressen des geschmolzenen Metalles mit der erforderlichen Geschwindigkeit durch den engeren Schlitz anwendet, doch ist es bequemer, einen Schlitz ausreichender Breite vorzusehen. Wenn anderseits der Schlitz zu breit ist, beispielsweise breiter als etwa 1 mm, dann wird bei einer bestimmten Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche die von dem Metall bei dessen Verfestigung auf der Kühlfläche gebildete Verfestigungsfront entsprechend dik-ker, was zu einem dickeren Streifen führt, der nicht mit einer ausreichenden Geschwindigkeit gekühlt werden könnte, um einen amorphen Streifen zu erhalten, wenn dieser erwünscht ist. In order to obtain a solid endless strip with a uniform cross-section, certain dimensions with regard to the nozzle and their interrelation with the cooling surface are essential. They are explained with reference to Fig. 4 of the drawing. 4, the width a of the slot of the slot nozzle, which is arranged perpendicular to the direction of movement of the cooling surface, should be approximately 0.3 to approximately 1 mm, preferably approximately 0.6 to approximately 0.9 mm. As stated above, the width of the slot does not control the flow rate of molten metal through the nozzle, but the width could become a limiting factor if it is too narrow. While a narrower slot can be compensated to some extent by using higher pressures to force the molten metal through the narrower slot at the required speed, it is more convenient to provide a slot of sufficient width. On the other hand, if the slot is too wide, for example wider than about 1 mm, then at a certain speed of movement of the cooling surface, the solidification front formed by the metal when it solidifies on the cooling surface becomes correspondingly thicker, which leads to a thicker strip which does not coexist could be cooled at a rate sufficient to obtain an amorphous stripe if desired.

Weiterhin unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist die Breite b der zweiten Lippe oder Kante 4 das etwa 1,5 bis etwa 3fache der Breite des Schlitzes, vorzugsweise das etwa 2 bis etwa 2,5fache der Breite des Schlitzes. Eine optimale Breite kann durch einfache Routineexperimente bestimmt werden. Wenn die zweite Lippe oder Kante zu schmal ist, dann ergibt sich keine ausreichende Unterstützung für das geschmolzene Metall, so dass man nur einen diskontinuierlichen Streifen erzeugen kann. Wenn anderseits die zweite Lippe oder Kante zu breit ist, bekommt man ein Scheuern von Feststoff auf Feststoff zwischen der Lippe oder Kante und dem Streifen, was zu einem raschen Versagen der Düse führt. Weiterhin unter Bezugnahme auf Fig. 4 muss die Breite c der ersten Lippe oder Kante 3 wenigstens etwa gleich der Breite des Schlitzes sein und ist vorzugsweise wenigstens etwa das l,5fache der Breite des Schlitzes. Wenn die erste Lippe oder Kante zu schmal ist, dann neigt das geschmolzene Metall dazu auszulecken, so dass das geschmolzene Metall die Kühlfläche nicht gleichmässig benetzt und kein Streifen oder nur ein unregelmässig geformter Streifen gebildet wird. Bevorzugte Abmessungen der ersten Lippe oder Kante liegen etwa beim 1,5 bis etwa 3fachen, stärker bevorzugt etwa beim 2 bis etwa 2,5fachen der Breite des Schlitzes. 4, the width b of the second lip or edge 4 is about 1.5 to about 3 times the width of the slot, preferably about 2 to about 2.5 times the width of the slot. An optimal width can be determined by simple routine experiments. If the second lip or edge is too narrow, there is insufficient support for the molten metal so that only a discontinuous streak can be created. On the other hand, if the second lip or edge is too wide, you will get a solid-to-solid rub between the lip or edge and the strip, causing the nozzle to fail quickly. 4, the width c of the first lip or edge 3 must be at least approximately equal to the width of the slot and is preferably at least approximately 1.5 times the width of the slot. If the first lip or edge is too narrow, the molten metal tends to leak so that the molten metal does not wet the cooling surface uniformly and no streak or only an irregularly shaped streak is formed. Preferred dimensions of the first lip or edge are about 1.5 to about 3 times, more preferably about 2 to about 2.5 times the width of the slot.

Weiterhin unter Bezugnahme auf Fig. 4 kann der Schlitz oder Abstand zwischen der Oberfläche des Kühlkörpers 1 und der ersten und zweiten Lippe 3 bzw. 4, der mit d bzw. e bezeichnet ist, etwa 0,03 bis etwa 1 mm, vorzugsweise etwa 0,03 bis etwa 0,25 mm und noch stärker bevorzugt etwa 0,08 bis etwa 0,15 mm betragen. Ein Abstand von mehr als etwa 1 mm würde bewirken, dass der Fluss des geschmolzenen Metalles eher durch die Schlitzbreite als durch die Lippen begrenzt würde. Unter diesen Bedingungen erzeugte Streifen wären dicker, hätten aber ungleichmässige Dicke. Ausserdem würden sie gewöhnlich unzureichend abgeschreckt und hätten folglich ungleichmässige Eigenschaften. Ein solches Produkt ist gewerblich nicht brauchbar. Anderseits würde ein Abstand von weniger als etwa 0,03 mm zu einer Feststoff-Feststoff-Berüh-rung zwischen der Verfestigungsfront und der Düse führen, wenn die Schlitzbreite grösser als etwa 0,3 mm ist, was zu einem schnellen Versagen der Düse führen würde. Innerhalb der obigen Parameter kann der Abstand zwischen der Oberfläche des Kühlkörpers und den Lippen variieren. Er kann beispielsweise auf der einen Seite grösser als auf der anderen Seite sein, so dass ein Streifen unterschiedlicher Dicke quer zu seiner Breite erhalten wird. Still referring to FIG. 4, the slot or distance between the surface of the heat sink 1 and the first and second lips 3 and 4, designated d and e, may be about 0.03 to about 1 mm, preferably about 0 .03 to about 0.25 mm, and more preferably about 0.08 to about 0.15 mm. A distance of more than about 1 mm would cause the flow of the molten metal to be limited by the slot width rather than the lips. Strips produced under these conditions would be thicker, but would have an uneven thickness. In addition, they would usually be insufficiently deterred and consequently would have uneven properties. Such a product cannot be used commercially. On the other hand, a distance of less than about 0.03 mm would result in solid-to-solid contact between the solidification front and the nozzle if the slot width was greater than about 0.3 mm, which would result in a rapid failure of the nozzle . Within the above parameters, the distance between the surface of the heat sink and the lips can vary. For example, it can be larger on one side than on the other side, so that a strip of different thickness is obtained across its width.

Wenn die Kühlfläche eine flache Oberfläche ist, wie ein Band, können die Abstände zwischen der Oberfläche der Kühlfläche und der ersten und zweiten Lippe, die durch Abmessungen d und e in Fig. 4 wiedergegeben sind, gleich sein. Wenn jedoch der bewegbare Kühlkörper, der die Kühloberfläche liefert, eine runde Kühlwalze ist, dann können diese Abstände nicht gleich sein, oder der gebildete Streifen trennt sich nicht von der Kühlwalze, sondern wird um den Umfang der Walze mitgeführt und stösst auf die Düse und zerstört diese. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass dies vermieden werden kann, wenn man den Abstand d kleiner als den Abstand e macht, d.h. indem man einen kleineren Spalt zwischen der ersten und zweiten Lippe und der Kühlfläche als zwischen der zweiten Lippe und der Kühlfläche vorsieht. Es wurde weiterhin überraschenderweise gefunden, dass, je grösser der Unterschied zwischen der Grösse des Abstandes der ersten Lippe von der Kühlfläche und der Grösse des Abstandes der zweiten Lippe von der Kühlfläche ist, desto näher zu der Düse sich der Streifen von der Kühlfläche abtrennt, so dass durch Steuerung des Unterschiedes zwischen diesen Abständen der Trennpunkt des Streifens von der runden Kühlwalze eingestellt werden kann. Ein solcher Unterschied in den Abständen kann durch leichte Schrägstellung oder Neigung der Düse erreicht werden, so dass ihr Ausgang in Richtung der Rotation der Kühlwalze weist, oder ein Unterschied der Abstände kann auch durch exzentrische Anordnung der Düse erreicht werden. Es wurde weiterhin festgestellt, dass die Verweilzeit des Streifens auf einer runden Kühlwalze sich mit grösserem Abstand zwischen der Düse und der Kühloberfläche vergrössert. If the cooling surface is a flat surface, such as a tape, the distances between the surface of the cooling surface and the first and second lips, represented by dimensions d and e in FIG. 4, may be the same. However, if the movable heat sink, which provides the cooling surface, is a round cooling roller, then these distances cannot be the same or the strip formed does not separate from the cooling roller, but is carried around the circumference of the roller and hits the nozzle and is destroyed these. It has surprisingly been found that this can be avoided if the distance d is made smaller than the distance e, i.e. by providing a smaller gap between the first and second lips and the cooling surface than between the second lip and the cooling surface. It was also surprisingly found that the greater the difference between the size of the distance between the first lip and the cooling surface and the size of the distance between the second lip and the cooling surface, the closer to the nozzle the strip separates from the cooling surface that by controlling the difference between these distances, the point of separation of the strip from the round chill roll can be adjusted. Such a difference in the distances can be achieved by slightly tilting or inclining the nozzle so that its outlet points in the direction of the rotation of the cooling roll, or a difference in the distances can also be achieved by eccentrically arranging the nozzle. It was also found that the dwell time of the strip on a round cooling roll increases with a greater distance between the nozzle and the cooling surface.

Wenn innerhalb der obigen Parameter beispielsweise die Kühlfläche mit einer Geschwindigkeit von etwa 700 m/Min. bewegt wird, kann die Breite des Schlitzes zwischen etwa 0,5 und 0,8 mm sein. Die zweite Lippe sollte dann etwa das 1,5 bis 2fache der Breite des Schlitzes haben, und die erste Lippe sollte das etwa 1 bis l,5fache der Breite des Schlitzes haben. Das Metall in dem Vorratsbehälter sollte unter einen Druck zwischen etwa 0,034 bis 0,136 atü (0,5 bis 2 psig) gesetzt werden. Der Abstand oder Schlitz zwischen der zweiten Lippe und dem Substrat kann zwischen etwa 0,05 und 0,2 mm liegen. Wenn eine runde Kühlwalze verwendet wird, muss der Abstand zwischen der ersten Lippe und der Oberfläche des Kühlkörpers geringer als der Abstand zwischen der zweiten Lippe und der Oberfläche des Kühlkörpers sein, wie oben diskutiert wurde. Dies kann beispielsweise durch exzentrische Anbringung der Düse erreicht werden. Steigerung des Abstandes und/oder des Gasdruckes erhöht die Streifendicke, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Kühloberfläche unverändert bleibt. If, for example, the cooling surface at a speed of about 700 m / min. the width of the slot can be between about 0.5 and 0.8 mm. The second lip should then be about 1.5 to 2 times the width of the slot and the first lip should be about 1 to 1.5 times the width of the slot. The metal in the reservoir should be pressurized between about 0.034 to 0.136 atu (0.5 to 2 psig). The distance or slot between the second lip and the substrate can be between about 0.05 and 0.2 mm. If a round chill roll is used, the distance between the first lip and the surface of the heat sink must be less than the distance between the second lip and the surface of the heat sink, as discussed above. This can be achieved, for example, by eccentrically attaching the nozzle. Increasing the distance and / or the gas pressure increases the strip thickness if the speed of movement of the cooling surface remains unchanged.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

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50 50

55 55

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65 65

5 5

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In Fig. 2 in der Zeichnung, die eine perspektivische Darstellung einer Apparatur zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung darstellt, ist eine runde Kühlwalze 7 gezeigt, die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist. Ausserdem ist ein Vorratsbehälter 8 für geschmolzenes Metall mit einer Induktionsheizwicklung 9 ausgestattet dargestellt. Der Vorratsbehälter 8 steht in Verbindung mit der Schlitzdüse 10, die, wie oben beschrieben, in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der runden Kühlwalze 7 angeordnet ist. Die runde Kühlwalze 7 kann gegebenenfalls mit (nicht gezeigten) Kühleinrichtungen versehen sein, wie mit Einrichtungen zur Zirkulation einer Kühlflüssigkeit, wie Wasser, durch ihr Inneres. Der Vorratsbehälter 8 ist ausserdem mit (nicht gezeigten) Einrichtungen ausgestattet, um das darin enthaltene geschmolzene Metall unter Druck zu setzen, um es so durch die Düse 10 auszupressen. Im Betrieb wird in dem Vorratsbehälter 8 unter Druck gehaltenes geschmolzenes Metall durch die Düse 10 auf die Oberfläche der rotierenden Kühlwalze 1 ausgespritzt, worauf es sich unmittelbar in der Form eines Streifens 11 verfestigt. Infolge der ungleichen Abstände zwischen der ersten bzw. zweiten Lippe der Düse und der Kühlwalzenoberfläche, wie oben diskutiert wurde, trennt sich der Streifen 11 von der Kühlwalze und wird von ihr weggeschleudert und mit einer geeigneten Aufnahmeeinrichtung (nicht gezeigt) aufgenommen. In Fig. 2 ist weiterhin eine Düse IIa gezeigt, die so konstruiert ist, dass sie einen Inertgasstrom, wie Helium, Argon oder Stickstoff, gegen die Oberfläche der Kühlwalze vor der Schlitzdüse 10 zu dem weiter unten beschriebenen Zweck richtet. In Fig. 2 in the drawing, which shows a perspective view of an apparatus for performing the method according to the invention, a round cooling roller 7 is shown, which is rotatably mounted about its longitudinal axis. In addition, a reservoir 8 for molten metal is shown equipped with an induction heating winding 9. The storage container 8 is connected to the slot nozzle 10, which, as described above, is arranged in the immediate vicinity of the surface of the round cooling roller 7. The round cooling roller 7 can optionally be provided with cooling devices (not shown), such as devices for circulating a cooling liquid, such as water, through its interior. The reservoir 8 is also equipped with means (not shown) for pressurizing the molten metal contained therein so as to press it out through the nozzle 10. In operation, molten metal held under pressure in the reservoir 8 is sprayed through the nozzle 10 onto the surface of the rotating cooling roll 1, whereupon it immediately solidifies in the form of a strip 11. Due to the unequal distances between the first and second lip of the nozzle and the chill roll surface, as discussed above, the strip 11 separates from the chill roll and is flung away from it and picked up with a suitable pick-up device (not shown). Also shown in FIG. 2 is a nozzle IIa which is designed to direct an inert gas stream such as helium, argon or nitrogen against the surface of the cooling roll in front of the slot nozzle 10 for the purpose described below.

Die in Fig. 3 der Zeichnung erläuterte Ausführungsform verwendet als Kühlkörper ein endloses Band 12, das über Rollen 13 und 13a läuft, die mit Hüfe äusserer (nicht gezeigter) Einrichtungen zur Rotation gebracht werden. Geschmolzenes Metall wird aus dem Vorratsbehälter 14 angeliefert, der mit (nicht gezeigten) Einrichtungen versehen ist, um das geschmolzene Metall darin unter Druck zu setzen. Geschmolzenes Metall in dem Vorratsbehälter 14 wird durch eine elektrische Induktionsheizwicklung 15 erhitzt. Der Vorratsbehälter 14 steht in Verbindung mit der Düse 16, die mit einer Schlitzdüse ausgestattet ist. Im Betrieb wird das Band 10 mit einer Längsgeschwindigkeit von wenigstens etwa 600 m/Min. bewegt. Geschmolzenes Metall aus dem Vorratsbehälter 14 wird unter Druck gesetzt, um es durch die Düse 16 in Berührung mit dem Band 12 auszupressen, worauf es zu einem festen Streifen 17 sich verfestigt, und dieser Streifen wird mit Hilfe nicht gezeigter Einrichtungen von dem Band 12 getrennt. The embodiment illustrated in FIG. 3 of the drawing uses an endless belt 12 as the heat sink, which runs over rollers 13 and 13a, which are rotated with the help of external devices (not shown). Molten metal is supplied from reservoir 14 which is provided with means (not shown) for pressurizing the molten metal therein. Molten metal in the storage container 14 is heated by an electrical induction heating winding 15. The storage container 14 is connected to the nozzle 16, which is equipped with a slot nozzle. In operation, the belt 10 is run at a longitudinal speed of at least about 600 m / min. emotional. Molten metal from the reservoir 14 is pressurized to squeeze it through the nozzle 16 into contact with the belt 12, whereupon it solidifies into a solid strip 17, and this strip is separated from the belt 12 by means not shown.

Die Oberfläche des Kühlkörpers, die die tatsächliche Kühlfläche darstellt, kann aus irgendeinem Metall mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit bestehen, wie aus Kupfer. Dieses Erfordernis ist besonders anwendbar, wenn es erwünscht ist, amorphe oder metastabile Streifen herzustellen. Bevorzugte Werkstoffe sind beispielsweise Beryllium-Kupfer und sauerstofffreies Kupfer. Gegebenenfalls kann die Kühloberfläche gut poliert oder mit einer äusserst gleichmässigen Oberfläche versehen sein, wie durch Verchromen, um einen Faden oder ein Band mit glatter Oberfläche zu erhalten. Um einen Schutz gegen Erosion, Korrosion oder thermische Ermüdung zu bekommen, kann die Oberfläche des Kühlkörpers mit einem geeigneten beständigen oder hochschmelzenden Uberzug versehen sein, wie beispielsweise mit einem Keramiküberzug oder mit einem Überzug aus korrosionsbeständigem, hochschmelzendem Metall, das nach bekannten Verfahren aufgebracht werden kann, vorausgesetzt, dass in jedem Fall die Benetzbarkeit des Kühlsubstrates durch das geschmolzene Metall ausreicht. The surface of the heat sink, which is the actual cooling surface, can be made of any metal with a relatively high thermal conductivity, such as copper. This requirement is particularly applicable when it is desired to make amorphous or metastable strips. Preferred materials are, for example, beryllium copper and oxygen-free copper. If necessary, the cooling surface can be well polished or provided with an extremely uniform surface, such as by chrome plating, in order to obtain a thread or a strip with a smooth surface. In order to provide protection against erosion, corrosion or thermal fatigue, the surface of the heat sink can be provided with a suitable, durable or high-melting coating, such as, for example, with a ceramic coating or with a coating of corrosion-resistant, high-melting metal, which can be applied by known methods , provided that in any case the wettability of the cooling substrate by the molten metal is sufficient.

Bei kurzem Betrieb ist es gewöhnlich nicht erforderlich, den Kühlkörper zu kühlen, vorausgesetzt, dass er eine relativ grosse Masse hat, so dass er als Wärmesenke dienen und eine merkliche Wärmemenge absorbieren kann. Für längeren Betrieb jedoch, und besonders wenn der Kühlkörper ein Band ist, welches eine relativ kleine Masse hat, wird erwünschtermassen eine Kühlung für den Kühlkörper vorgesehen. Diese kann bequemerweise erreicht werden, indem man ihn mit Kühlmedien j in Berührung bringt, die Flüssigkeiten oder Gase sein können. Wenn der Kühlkörper eine Kühlwalze ist, können Wasser oder andere flüssige Kühlmedien durch sie zirkuliert werden oder Luft oder andere Gase können auf sie aufgeblasen werden. Alternativ kann eine Verdampfungskühlung angewendet werden, io wie durch äussere Berührung des Kühlkörpers mit Wasser oder irgendein anderes flüssiges Medium, das durch Verdampfung ein Kühlen bewirkt. Obwohl man wesentliche Dickenveränderungen entlang der Länge des Streifens infolge Wärmeausdehnung der Kühloberfläche, wenn das Giessverfahren 15 voranschreitet, erwarten sollte, wurde in Experimenten überraschenderweise gefunden, dass Gleichgewichtsbedingungen offenbar sehr schnell innerhalb der Produktion einiger weniger Meter Streifen erreicht werden und dass danach der Streifen von Ende zu Ende gleichmässige Dicke besitzt. Beispielsweise 20 wurde gefunden, dass die Dicke entlang der Länge des Streifens so wenig wie etwa ±5 % variiert. Dies ist besonders bemerkenswert, da die gewöhnlich unvermeidliche Abweichung der Kühlwalze grösser als die Veränderung in der Dicke ist. Das Verfahren kompensiert selbst durch Abnutzung hervorgeru-25 fene Veränderungen des Abstandes zwischen den Lippen und der Kühloberfläche. Ausserdem ist der nach dem Verfahren hergestellte Streifen von äusserst gleichmässiger Breite mit Variationen in der Breite entlang der Länge so klein wie etwa ±0,0004 cm. Solche Breitengleichmässigkeit dürfte man nach 30 herkömmlichen Schmelzspinnverfahren nicht erhalten können. Ein Streifen solcher gleichmässiger Breite würde gewöhnlich nur unter Verwendung von Schneidverfahren erhalten werden können. In short operation, it is usually not necessary to cool the heat sink, provided that it has a relatively large mass so that it can serve as a heat sink and absorb a significant amount of heat. However, for longer operation, and especially when the heat sink is a ribbon that has a relatively small mass, cooling for the heat sink is desirably provided. This can conveniently be achieved by contacting it with cooling media j, which can be liquids or gases. If the heat sink is a chill roll, water or other liquid cooling media can be circulated through it, or air or other gases can be blown onto it. Alternatively, evaporative cooling can be used, such as by external contact of the heat sink with water or any other liquid medium that causes cooling by evaporation. Although significant thickness changes along the length of the strip due to thermal expansion of the cooling surface should be expected as the casting process 15 progresses, it has surprisingly been found in experiments that equilibrium conditions appear to be reached very quickly within the production of a few meters of strip and that the strip then ends has even thickness at the end. For example 20 it was found that the thickness varies as little as about ± 5% along the length of the strip. This is particularly noteworthy because the usually inevitable deviation of the cooling roll is greater than the change in thickness. The method even compensates for changes in the distance between the lips and the cooling surface caused by wear. In addition, the strip produced by the process of extremely uniform width with variations in width along the length is as small as about ± 0.0004 cm. Such uniformity in width should not be possible after 30 conventional melt spinning processes. A strip of such uniform width would usually only be obtainable using cutting techniques.

Die zur Ablagerung von geschmolzenem Metall auf der 35 Kühloberfläche verwendete Schlitzdüse kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen. Erwünschtermassen wird ein solches Material ausgewählt, das von dem geschmolzenen Metall nicht benetzt wird. The slot die used to deposit molten metal on the cooling surface can be made of any suitable material. Desirably, such a material is selected that is not wetted by the molten metal.

Ein üblicher Werkstoff ist geschmolzene oder gesinterte 40 Kieselsäure, die in die erwünschte Form geblasen und dann durch maschinelle Bearbeitung mit einer Schlitzöffnung versehen werden kann. Praktischerweise können der Vorratsbehälter und die Düse aus einem einzigen Werkstück geformt werden. Eine geeignete Düsenform unter Verwendung konkaver 45 unterer Wandteile, die in einem Schlitz enden, ist durch Fig. 5 erläutert. Düsen dieser Gestaltung erwiesen sich als äusserst wirksam. Die Form des Schlitzes kann im wesentlichen rechteckig sein, wie durch Fig. 6 erläutert ist. Vorzugsweise sind jedoch die Enden des Schlitzes erweitert, wie etwa in allge-50 mein runder Form, wie durch Fig. 7 erläutert ist, um einen geeigneten Fluss von geschmolzenem Metall an den Randabschnitten zu bekommen. Die Geschwindigkeit des Metallflus-ses nahe den Düsenwänden ist immer geringer als die Geschwindigkeit nahe der Mitte. Wenn daher ein rechteckiger 55 Schlitz verwendet wird, wie er in Fig. 6 erläutert ist, ist die an den Randabschnitten verfügbare Menge an geschmolzenem Metall geringer als die in der Mitte, was zu einem Faden oder Band mit sich verjüngenden oder gezahnten Kanten führt. Wenn anderseits der Schlitz mit erweiterten Enden ausgebildet 60 ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist, bekommt man einen geeigneten Fluss von geschmolzenem Metall an den Enden des Schlitzes und damit einen Faden oder ein Band mit glatten Kanten. A common material is melted or sintered silica, which can be blown into the desired shape and then machined with a slot opening. Conveniently, the reservoir and nozzle can be formed from a single workpiece. A suitable nozzle shape using concave 45 lower wall parts which end in a slot is illustrated by FIG. 5. Nozzles of this design proved to be extremely effective. The shape of the slot can be substantially rectangular, as illustrated by FIG. 6. Preferably, however, the ends of the slot are widened, such as generally round, as illustrated by Fig. 7, to get a suitable flow of molten metal at the edge portions. The speed of the metal flow near the nozzle walls is always lower than the speed near the center. Therefore, when a rectangular slot is used, as illustrated in Figure 6, the amount of molten metal available at the edge portions is less than that in the middle, resulting in a thread or ribbon with tapered or serrated edges. On the other hand, if the slot is formed 60 with enlarged ends, as shown in Fig. 7, a suitable flow of molten metal is obtained at the ends of the slot and thus a thread or ribbon with smooth edges.

Das geschmolzene Metall, das nach dem Verfahren der Eres findung zu einem Streifen geformt wird, wird vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre auf eine Temperatur von etwa 50 bis 100 °C oberhalb seines Schmelzpunktes oder höher erhitzt. Ein leichtes Vakuum kann an den das geschmolzene Metall The molten metal, which is formed into a strip by the method of the invention, is preferably heated in an inert atmosphere to a temperature of about 50 to 100 ° C above its melting point or higher. A slight vacuum can be applied to the molten metal

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enthaltenden Kessel angelegt werden, um einen vorzeitigen Fluss des geschmolzenen Metalles durch die Düse zu verhindern. Ein Ausspritzen des geschmolzenen Metalles durch die Düse ist erforderlich und kann durch den Druck der Säule des geschmolzenen Metalles in dem Vorratsbehälter bewirkt werden oder vorzugsweise dadurch, dass man den Vorratsbehälter auf einen Druck in der Grössenordnung von etwa 0,034 bis 0,068 atü (0,5 bis 1 psig) bringt, bis das geschmolzene Metall austritt. Wenn die Drücke zu hoch sind, kann mehr geschmolzenes Metall durch den Schlitz gedrückt werden, als durch die Kühlfläche weggetragen werden kann, was zu einem ungeregelten Fluss unter Druck führt. Im Ernstfall kann sogar ein Verspritzen des geschmolzenen Metalles resultieren. In einem weniger ernsten Fall wird ein Streifen mit einer schartigen Kante und mit unregelmässiger Dicke gebildet. Die Druckgenauigkeit kann nach dem Aussehen des Streifens beurteilt werden. Wenn er gleichmässige Abmessungen hat, ist ein richtiger Druck angelegt worden. Die Druckgenauigkeit kann während des Giessens durch das Aussehen des Streifens in der Nähe der zweiten Lippe beurteilt werden. Unter Bedingungen eines Flusses unter unkontrolliertem Druck erstreckt sich das geschmolzene Metall, wie sich durch Rotglut zeigt, über die zweite Lippe hinaus. Unter kontrollierten Bedingungen fliesst die Schmelze nicht wesentlich über die zweite Lippe hinaus, und es wird keine Rotglut beobachtet. Der richtige Druck kann somit leicht durch einfache Routineexperimente für jeden Einzelfall bestimmt werden. containing kettles to prevent premature flow of the molten metal through the nozzle. Spraying of the molten metal through the nozzle is required and can be accomplished by the pressure of the molten metal column in the reservoir or, preferably, by pressurizing the reservoir to a pressure on the order of about 0.034 to 0.068 atm (0.5 to 1 psig) until the molten metal emerges. If the pressures are too high, more molten metal can be forced through the slot than can be carried away by the cooling surface, resulting in an uncontrolled flow under pressure. In an emergency, the molten metal may even splash. In a less serious case, a stripe is formed with a sharp edge and with an irregular thickness. The printing accuracy can be judged by the appearance of the strip. If it has uniform dimensions, a correct pressure has been applied. The pressure accuracy can be assessed during casting by the appearance of the strip near the second lip. Under conditions of flow under uncontrolled pressure, the molten metal extends beyond the second lip, as shown by red heat. Under controlled conditions, the melt does not flow significantly beyond the second lip and no red heat is observed. The correct pressure can therefore be easily determined by simple routine experiments for each individual case.

Metalle, die direkt aus der Schmelze nach dem vorliegenden Verfahren zu einem polykristallinen Streifen geformt werden können, sind beispielsweise Aluminium, Zinn, Kupfer, Eisen, Stahl, rostfreier Stahl und dergleichen. Metals that can be formed directly from the melt into a polycrystalline strip by the present method are, for example, aluminum, tin, copper, iron, steel, stainless steel and the like.

Metallegierungen, die bei raschem Abkühlen aus der Schmelze feste amorphe Strukturen bilden, sind bevorzugt. Diese sind dem Fachmann bekannt. Beispiele solcher Legierungen sind in den US-PSen 3 427 154 und 3 981 722 sowie in anderen Druckschriften beschrieben. Metal alloys which form solid amorphous structures from the melt on rapid cooling are preferred. These are known to the person skilled in the art. Examples of such alloys are described in U.S. Patents 3,427,154 and 3,981,722, as well as other publications.

Das Verfahren und die Apparatur nach der Erfindung haben verschiedene Vorteile. Sie machen das Giessen breiter Streifen amorpher Metallegierungen möglich und vermeiden die Nachteile des Giessens mit einem freien Düsenstrahl, die oben diskutiert wurden. Sie ergeben Streifen mit gleichförmigeren Abmessungen bezüglich der Breite und Dicke, mit geringeren Fehlern und mit isotropen Festigkeitseigenschaften. Ein amorpher Streifen grösserer Dicke kann gegossen werden, da das vorliegende Verfahren eine Abschreckgeschwindigkeit ergibt, die etwa um den Faktor 10 grösser ist als jene, die man nach bekannten Düsenstrahlauftreffmethoden erhält. Dies wird durch die Tatsache demonstriert, dass das vorliegende Verfahren geeignet ist, amorphe Streifen aus Legierungen wie Pd75Si25, zu giessen, da solche Streifen in amorpher Form nach der bekannten Düsenstrahlauftreffmethode nicht erhältlich sind. Ausserdem sind bekannte Düsenstrahlauftreffmethoden nicht in der Lage, Streifen mit einer Breite oberhalb etwa 6 mm und mit isotropen Festigkeitseigenschaften bzw. Zugeigenschaften zu bekommen. Das vorliegende Verfahren ergibt Gleichmässigkeit der Abkühlung, unter anderem wegen der verminderten Momentübertragung, was ein wichtiger Faktor zu sein scheint, um einen Produktstreifen hoher Qualität zu erhalten. The method and the apparatus according to the invention have various advantages. They make it possible to cast wide strips of amorphous metal alloys and avoid the disadvantages of casting with a free jet, which were discussed above. They produce strips with more uniform dimensions in terms of width and thickness, with fewer errors and with isotropic strength properties. An amorphous strip of greater thickness can be cast, since the present process gives a quenching speed which is about a factor of 10 greater than that obtained by known jet-impact methods. This is demonstrated by the fact that the present method is suitable for casting amorphous strips from alloys such as Pd75Si25, since such strips are not available in amorphous form by the known jet impact method. In addition, known jet jet impact methods are unable to obtain strips with a width above approximately 6 mm and with isotropic strength properties or tensile properties. The present method provides cooling uniformity, among other things because of the reduced torque transmission, which appears to be an important factor in obtaining a high quality product strip.

Ausserdem liefert das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ein Mittel zum Giessen von Metall in einer inerten Atmosphäre. Eine solche inerte Atmosphäre kann leicht vorgesehen werden, indem man einfach einen Inertgasstrom, wie Stickstoff, Argon oder Helium, gegen die sich bewegende Kühlfläche vor der Düse richtet, wie in Fig. 2 erläutert ist. Mit diesem einfachen Mittel ist es möglich, reaktive Legierungen, wie Fe70Mo10C18B2, zu giessen, die leicht verbrennen, wenn sie in geschmolzener Form Luft ausgesetzt werden, und die somit nach herkömmlichen Düsenstrahlauftreffmethoden nicht in Luft gegossen werden können. In addition, the method of the present invention provides a means for casting metal in an inert atmosphere. Such an inert atmosphere can easily be provided by simply directing an inert gas stream, such as nitrogen, argon or helium, against the moving cooling surface in front of the nozzle, as explained in FIG. 2. With this simple agent, it is possible to cast reactive alloys, such as Fe70Mo10C18B2, which burn easily when exposed to air in molten form, and which can therefore not be cast in air by conventional jet jet impact methods.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann in 5 Luft, in einem Teilvakuum oder im Hochvakuum oder in irgendeiner erwünschten Atmosphäre durchgeführt werden, die mit einem Inertgas, wie Stickstoff, Argon, Helium u.dgl., erzeugt werden kann. Wenn das Verfahren im Vakuum durchgeführt wird, wird es erwünschtermassen unter Vakuum im Be-10 reich von etwa 100 bis zu etwa 3000 ,«m durchgeführt. Es wurde die überraschende Feststellung gemacht, dass im vorliegenden Verfahren eine Verwendung von Vakuum unterhalb etwa 100 oder 50 [im einen überraschend nachteiligen Einfluss auf die Haftung des Metallstreifens auf der Kühlfläche hat, was 15 dazu führt, dass eine Neigung besteht, einen fehlerhaften, unzureichend abgeschreckten Streifen zu bilden. Eine amorphe Abschrecklegierung hat gegebenenfalls keine Duktilität und ist stattdessen brüchig. Für dieses Phänomen gibt es derzeit keine Erklärung. Im vorliegenden Verfahren bekommt man die Vor-20 teile eines Arbeitens unter Vakuum bzw. verbesserte Gleichmässigkeit des Streifenproduktes und Ausschaltung des oxida-tiven Angriffes, wenn man unter Vakuum in dem oben angegebenen Bereich arbeitet, vorzugsweise durch Arbeiten unter Vakuum im Bereich von etwa 200 bis 2000/<m. Den Vorteil 25 dieses Arbeitens in einer inerten Atmosphäre bekommt man einfach, indem man einen Strom des Inertgases gegen die Oberfläche des sich bewegenden Kühlkörpers vor der Düse richtet, wie oben beschrieben ist. Stattdessen kann man auch die Apparatur in ein geeignetes Gehäuse einschliessen, das 30 dann evakuiert wird, oder die Luft in dem Gehäuse kann durch das erwünschte Inertgas ersetzt werden. Während die Methode der vorliegenden Erfindung wegen der verbesserten Abschreckungsgeschwindigkeit besonders geeignet ist für die Herstellung amorpher Metallstreifen, wie oben diskutiert 35 wurde, ist es auch hervorragend geeignet für die Herstellung von Streifen aus poiykristallinen Metallen und nichtduktilen oder brüchigen Legierungen, die nicht leicht unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zu Streifen formbar sind. The process according to the present invention can be carried out in air, in a partial vacuum or in a high vacuum or in any desired atmosphere which can be generated with an inert gas such as nitrogen, argon, helium and the like. If the process is carried out in vacuum, it is desirably carried out under vacuum in the range of about 100 to about 3000 microns. The surprising finding was made that in the present method, the use of vacuum below about 100 or 50 [im has a surprisingly adverse impact on the adhesion of the metal strip to the cooling surface, resulting in a tendency to be defective, inadequate to form quenched strips. An amorphous quench alloy may not have ductility and is brittle instead. There is currently no explanation for this phenomenon. In the present process, one obtains the advantages of working under vacuum or improved uniformity of the strip product and switching off the oxidative attack if one works under vacuum in the range given above, preferably by working under vacuum in the range from about 200 to 2000 / <m. The advantage of this working in an inert atmosphere can be obtained simply by directing a stream of the inert gas against the surface of the moving heat sink in front of the nozzle, as described above. Instead, the apparatus can also be enclosed in a suitable housing, which is then evacuated, or the air in the housing can be replaced by the desired inert gas. While the method of the present invention is particularly suitable for the production of amorphous metal strips because of the improved quenching rate discussed above 35, it is also excellent for the production of strips of polycrystalline metals and non-ductile or brittle alloys that are not easily used using conventional ones Processes can be formed into strips.

40 Das Produkt der vorliegenden Erfindung ist ein Metallstreifen mit einer amorphen Molekülstruktur mit einer Breite von wenigstens etwa 7 mm, vorzugsweise von wenigstens etwa 1 cm und spezieller mit einer Breite von wenigstens etwa 3 cm. Der Streifen nach der vorliegenden Erfindung hat eine Dicke 45 von wenigstens etwa 0,02 mm, kann aber so dick wie etwa 0,14 mm oder dicker sein, je nach dem Schmelzpunkt, den Verfestigungs- und Kristallisationseigenschaften der verwendeten Legierung. Das Produkt hat isotrope Festigkeits- bzw. Zugeigenschaften, wie oben beschrieben wurde. Diese Eigen-50 schaffen werden bequemerweise mit Proben bestimmt, die man in verschiedenen Richtungen, d.h. in Längsrichtung, Querrichtung und in Winkeln dazwischen, unter Verwendung von Standardmethoden und -apparaturen zur Zugfestigkeitsbestimmung testet. Das Produkt ist weiterhin durch glatte 55 gleichmässige Oberflächen und einen gleichmässigen Querschnitt sowie gleichmässige Dichte und Breite entlang seiner Länge gekennzeichnet. Es hat alle vorteilhaften Eigenschaften bekannter amorpher Metallstreifen, so dass es geeignet für die Verwendung auf Gebieten ist, auf denen solche Streifen auch 60 bisher verwendet wurden, wie in Schneidwerkzeugen und magnetischen Abschirmeinrichtungen. Auf diesen Gebieten ist die grössere Breite ein grosser Vorteil. Ausserdem sind die Produkte wegen ihrer grösseren Breite in Verbindung mit ihren isotropen Zugfestigkeitseigenschaften äusserst geeignet für 65 die Verwendung als Verstärkungsmaterial, besonders in zusammengesetzten Strukturen. The product of the present invention is a metal strip with an amorphous molecular structure with a width of at least about 7 mm, preferably of at least about 1 cm and more particularly with a width of at least about 3 cm. The strip of the present invention has a thickness 45 of at least about 0.02 mm, but can be as thick as about 0.14 mm or thicker, depending on the melting point, the solidification and crystallization properties of the alloy used. The product has isotropic strength or tensile properties as described above. These Eigen-50 are conveniently determined with samples that are in different directions, i.e. tested lengthways, crossways and at angles therebetween using standard methods and equipment to determine tensile strength. The product is further characterized by smooth 55 uniform surfaces and a uniform cross-section as well as uniform density and width along its length. It has all the advantageous properties of known amorphous metal strips, so that it is suitable for use in areas in which such strips have also been used up to now, such as in cutting tools and magnetic shielding devices. The greater breadth is a great advantage in these areas. In addition, because of their greater width in combination with their isotropic tensile properties, the products are extremely suitable for use as a reinforcing material, especially in composite structures.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. The following examples serve to further explain the invention.

7 7

625 438 625 438

Beispiel 1 example 1

Die verwendete Apparatur war ähnlich der, die in Fig. 2 dargestellt ist. Die verwendete Kühlwalze hatte einen Durchmesser von 40 cm (16 Zoll) und eine Breite von 13 cm (5 Zoll). Sie rotierte mit einer Geschwindigkeit von etwa 700 U/Min. entsprechend einer linearen Geschwindigkeit der peripheren Oberfläche der Kühlwalze von etwa 895 m/Min. Eine Düse mit einer Schlitzöffnung von 0,9 mm Breite und 51 mm Länge, die durch eine erste Lippe mit einer Breite von 1,8 mm und eine zweite Lippe mit einer Breite von 2,4 mm (die Lippen wurden in der Richtung der Drehung der Kühlwalze nummeriert) begrenzt war, war senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Umfangsfläche der Kühlwalze derart angeordnet, dass der Abstand zwischen der zweiten Lippe und der Oberfläche der Kühlwalze 0,05 mm und der Abstand zwischen der ersten Lippe und der Oberfläche der Kühlwalze 0,06 mm beträgt. Ein Metall mit der Zusammensetzung Fe4oNi4o mit einem Schmelzpunkt von etwa 950 °C wurde verwendet. Es wurde der Düse aus einem unter Druck stehenden Schmelztiegel zugeführt, worin es unter Druck von etwa 0,048 The equipment used was similar to that shown in FIG. 2. The chill roll used was 40 cm (16 inches) in diameter and 13 cm (5 inches) in width. It was rotating at a speed of about 700 rpm. corresponding to a linear speed of the peripheral surface of the cooling roll of about 895 m / min. A nozzle with a slit opening of 0.9 mm wide and 51 mm long, passed through a first lip with a width of 1.8 mm and a second lip with a width of 2.4 mm (the lips were in the direction of rotation of the cooling roller was limited) was arranged perpendicular to the direction of movement of the peripheral surface of the cooling roller such that the distance between the second lip and the surface of the cooling roller was 0.05 mm and the distance between the first lip and the surface of the cooling roller was 0.06 mm is. A metal with the composition Fe4oNi4o with a melting point of about 950 ° C was used. It was fed to the nozzle from a pressurized crucible, where it was under pressure of about 0.048

atü (0,7 psig) bei einer Temperatur von 1000 °C gehalten wurde. Der Druck wurde mit Hilfe einer Argonatmosphäre aufgebracht. Das geschmolzene Metall wurde durch die Schlitzdüse mit einer Geschwindigkeit von 14 kg/Min. ausge-5 presst. Es verfestigte sich auf der Oberfläche der Kühlwalze zu einem Streifen mit einer Dicke von 0,05 mm und einer Breite von 5 cm. Bei der Prüfung durch Röntgenstrahlenbeugung erwies es sich, dass der Streifen amorphe Struktur hatte. Von dem Streifen in Längsrichtung und Querrichtung abgeschnit-lo tene Proben für die Prüfung der Zugeigenschaften ergaben gleiche Zugfestigkeiten und Dehnung in beiden Richtungen. Der Streifen hatte isotrope Zug- oder Dehnungseigenschaften. at (0.7 psig) was maintained at a temperature of 1000 ° C. The pressure was applied using an argon atmosphere. The molten metal was passed through the slot nozzle at a rate of 14 kg / min. squeezed-5. It solidified on the surface of the cooling roll into a strip with a thickness of 0.05 mm and a width of 5 cm. When examined by X-ray diffraction, the strip was found to be amorphous in structure. Samples cut from the strip in the longitudinal and transverse directions for testing the tensile properties gave the same tensile strengths and elongation in both directions. The strip had isotropic tensile or stretch properties.

15 Beispiele 2 bis 6 15 Examples 2 to 6

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der Vorrichtung, der Verfahrensbedingungen, des Metalles und der Legierungen, die in der Tabelle nachfolgend zusammengestellt sind, wiederholt, um die in der Tabelle angegebe-20 nen Produkte zu bekommen. The procedure of Example 1 was repeated using the device, process conditions, metal and alloys listed in the table below to obtain the products listed in the table.

Tabelle table

Beispiel 2 3 4 5 6 Example 2 3 4 5 6

Metall (Legierung) Metal (alloy)

Cu Cu

Cu + Cu +

AI + AI +

a a

CO CO

o O

1 Gew. - % Zn 1% by weight Zn

8 Gew.- 8 wt.

• % Zn 3 Gew.- % Zn % Zn 3% by weight Zn

Kühlwalzendurchmesser (cm) Cooling roll diameter (cm)

40,6 40.6

19 19th

Kühlwalzenbreite (cm) Chill roll width (cm)

10,2 10.2

12,7 12.7

10,2 10.2

3,8 3.8

Kühlwalzengeschwindigkeit Cooling roll speed

(U./min) (Rpm)

714 714

600 600

1600 1600

Breite der Düsenöffnung (mm) Width of the nozzle opening (mm)

0,635 0.635

0,762 0.762

1,01 1.01

Länge der Düsenöffnung (mm) Nozzle opening length (mm)

3 3rd

6 6

10 10th

12 12

12 12th

Breite der ersten Lippe (mm) First lip width (mm)

1,15 1.15

1,6 1.6

Breite der zweiten Lippe (mm) Second lip width (mm)

2 2nd

1,8 1.8

Abstand zwischen der zweiten Distance between the second

Lippe und der Kühlwalze Lip and the chill roll

(mm) (mm)

0,12 0.12

0,25 0.25

Abstand zwischen der ersten Distance between the first

Lippe und der Kühlwalze. Lip and the chill roll.

(mm) (mm)

0,15 0.15

0,28 0.28

Schmelzpunkt des Metalls (°C) Melting point of the metal (° C)

1083 1083

1075 1075

1060 1060

655 655

950 950

Druck auf dem Schmelztiegel Pressure on the crucible

(atü) (atü)

0,048 0.048

0,034 0.034

Ungefähre Temperatur des Approximate temperature of the

Metalls im Schmelztiegel (°C) Metal in the crucible (° C)

1150 1150

680 680

1000 1000

Streifendicke (0,025 mm) Strip thickness (0.025 mm)

2 2nd

8 8th

Streifenbreite (mm) Strip width (mm)

3 3rd

6 6

10 10th

12 12th

12 12

Struktur des Streifens Structure of the strip

polykristallin — polycrystalline -

—> amorph -> amorphous

s s

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

625 438

PATENT CLAIMS

L A method for producing a metal strip by depositing molten metal on the surface of a moving heat sink, characterized in that a) the surface of the heat sink in the longitudinal direction at a constant predetermined speed of 100 to 2000 m / min. the opening of a slot nozzle, which is delimited by a pair of substantially parallel lips in the immediate vicinity of the cooling surface, passes such that the distance between the lips and the cooling surface is 0.03 to 1 mm, the opening being substantially perpendicular to the Direction of movement of the surface of the heat sink is arranged, and b) a stream of molten metal is squeezed out through the opening of the nozzle in contact with the surface of the moving heat sink and so the metal can be solidified on this surface to form a coherent strip.

2. The method according to claim 1, characterized in that an alloy is used as the molten metal, the cooling from the melt and quenching at a speed of at least 104oC / sec. forms an amorphous solid.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the molten metal is pressed through a nozzle with a width of 0.3 to 1 mm, measured in the direction of movement of the heat sink, and the molten metal under vacuum from 100 to 3000 [ deposited on the cooling surface.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that one presses the molten metal through the opening of the nozzle in contact with the surface of a moving cooling roller and an inert gas flow against the surface of the moving cooling roller before the point of contact between the molten Metal and the surface of the heat sink aligns.

5. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized by a) a movable heat sink (1, 7, 12) with a cooling surface for depositing molten metal thereon for solidification thereon, the cooling body being designed such that its cooling surface has a longitudinal movement at a speed of 100 to 2000 m / min. Has,

b) a storage container (8, 14) for molten metal, which has a heating device (9, 15) for maintaining the temperature of the metal above its melting point.

c) a slot nozzle (10, 16) connected to the storage container for depositing molten metal on the cooling surface, the slot nozzle being arranged in the immediate vicinity of the cooling surface, its slot being arranged substantially perpendicular to the direction of movement of the cooling surface, the slot through a Pair of substantially parallel lips (3, 4), namely a first lip (3) and a second lip (4) when viewed in the direction of movement of the cooling surface, the slot is 0.2 to 1 mm wide, measured in the direction of movement of the cooling surface, the first lip has a width at least equal to the width of the slot and the second lip has a width of 1.5 to 3 times the width of the slot and the distance between the lips and the cooling surface is 0.1 to 1 times the width of the slot, and d) means for squeezing the molten metal in the reservoir (8,14) through the nozzle (10,16) with sediment moving thereon ends cooling surface.

6. The device according to claim 5, characterized in that the movable heat sink (1, 7, 12) is designed

that its cooling surface moves longitudinally at a speed of 650 to 1500 m / min. the first lip has a width of 1.5 to 3 times the width of the slot and the second lip has a width of 2 to 5 times the width of the slot.

7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that the movable heat sink is a round cooling roller (7) and the distance between the first lip (3) and the cooling surface is smaller than the distance between the second lip (4) and the cooling surface is, the cooling roller (7) is designed so that the speed of the longitudinal movement of the cooling surface 300 to 1500 m / min. is, the first lip has a width of 1.5 to 3 times the width of the slot and the second lip has a width of 2 to 2.5 times the width of the slot.

8. Device according to claims 5 to 7, characterized in that the cooling roller (7) is provided with cooling devices and that devices (IIa) are also provided to direct an inert gas flow against the cooling surface in front of the slot nozzle (10).