DE2239141A1

DE2239141A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE CONTINUOUS MANUFACTURING OF METAL WIRE WITH SMALL DIAMETER

Info

Publication number: DE2239141A1
Application number: DE19722239141
Authority: DE
Inventors: Paul Metz; Francois Wagner
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1971-08-17
Filing date: 1972-08-09
Publication date: 1973-02-22
Also published as: LU63740A1; FR2149373A1; BE787347A; FR2149373B1

Description

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Dipl.-ing. EI D EN EI E R Dipl.-Chem. Dr. RUFF Dipl.-Ing. J. BEIERDipl.-ing. EI D EN EI E R Dipl.-Chem. Dr. RUFF Dipl.-Ing. J. BEIER

7 STUTTGART 1 Neckarstraße 50 Telefon 22 70 517 STUTTGART 1 Neckarstrasse 50 Telephone 22 70 51

8. August 1972 JB/FiAugust 8, 1972 JB / Fi

Anmelder: Acieries Reunies de Burbach-Eich-Dudelange S.A. ARBEDApplicant: Acieries Reunies de Burbach-Eich-Dudelange S.A. ARBED

Luxemburg/LUXEMBURG
Avenue de la LiberteLuxembourg / LUXEMBOURG
Avenue de la Liberte

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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Metalldrähten mit geringem DurchmesserProcess and apparatus for continuous production of small diameter metal wires

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen .Herstellung von Metalldrähten mit geringem Durchmesser und hat zum Ziel, die Herstellung aus Metallschmel.zbädern direkt möglich zu machen, und zwar sowohl von Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt als auch solchen mit hohem Schmelzpunkt, wie etwa Stählen.The invention relates to a method and a device for the continuous .Herstellung of metal wires with little Diameter and has the aim of producing from molten metal baths directly possible, both of metals with a low melting point and those with a high Melting point, such as steels.

Das Herstellungsverfahren besteht gemäß der Erfindung darin, daß man einen flüssigen Metallstrahl durch eine Düse fließen läßt, deren Querschnitt größer ist als der des herzustellenden Drahts, daß man den flüssigen Metallstrahl mit einem kontinuierlichen und einheitlichen Film von geschmolzenem Glas oder glasartigem Material überzieht, dessen Erstarrungstemperatur unter der des Metalls liegt und dessen Viskosität größer istAccording to the invention, the manufacturing process consists in that a liquid metal jet is allowed to flow through a nozzle whose cross-section is larger than that of the nozzle to be produced Wire that the liquid metal beam with a continuous and uniform film of molten glass or coated vitreous material, the solidification temperature of which is below that of the metal and whose viscosity is greater

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als die des flüssigen Metalls, daß man eine starke Verringerung des Durchmessers des zusammengesetzten flüssigen Strahls bewirkt, indem man auf den Draht in seinem schön erstarrten Teil einen konstanten Zug ausübt, der eine Dehnung in seinem, noch nicht erstarrten Teil hervorruft, und daß man den flüssigen zusammengesetzten Strahl allmählich in festen Zustand übergehen läßt, um ihn dann auf eine Spule aufzuwickeln.than that of the liquid metal, that there is a great reduction the diameter of the composite liquid jet is effected by placing on the wire in its beautifully solidified Part exerts a constant tension, which causes a stretch in its, not yet solidified part, and that you get the liquid The composite beam gradually solidifies and is then wound onto a spool.

Das Überziehen des flüssigen Metallstrahls erfolgt unmittelbar nach seinem Austritt aus der Düse und vor seinem Eintritt in die Zieh- und Erstarrungszone, indem man dort auf geeignete Weise, beispielsweise mit Hilfe einer mit der Düse verbundenen Ringleitung, einen Film von viskosem Glas oder glasartigem Material auf ihn aufbringt.The coating of the liquid metal jet takes place immediately after it emerges from the nozzle and before it enters into the drawing and solidification zone, by being there in a suitable manner, for example with the aid of a nozzle connected to the nozzle Ring line, applying a film of viscous glass or vitreous material to it.

Da der flüssige, noch relativ dicke Metallstrahl von einem Glasfilm hoher Viskosität umgeben ist, kann m.an einen starken Zug auf den flüssigen Strahl ausüben und seinen Durchmesser durch Dehnung verringern, was ohne die Umhüllung nicht möglich wäre, da der flüssige Metallstrahl bei seiner geringen Viskosität zerreißen würde. Durch die die Erfindung bildende Kombination von Verfahrensschritten ist es also möglich, in einem einzigen Vorgang Drähte aus einem flüssigen Metallbad zu erzeugen, deren Durchmesser zwischen einem Millimeter und einigen Mikron liegen können, ohne daß die verwendeten Düsen jedoch entsprechende Durchmesser zu haben brauchen, da die durch Zug hervorgerufene Dehnung zu einer starken Verringerung des Durchmessers des flüssigen Strahls führt. Der Querschnitt der Endlosdrähte kann natürlich in ziemlich weiten Grenzen liegen, in Abhängigkeit vom Dehnungsgrad, dem die flüssigen Strahlen unterworfen werden.Since the liquid, still relatively thick metal jet is surrounded by a glass film of high viscosity, m.an can create a strong Apply tension to the liquid jet and reduce its diameter by stretching, which is not possible without the envelope because the liquid metal jet would tear at its low viscosity. By forming the invention It is therefore possible to combine procedural steps in a single process to produce wires from a liquid metal bath with a diameter between one millimeter and Can be a few microns, but without the nozzles used needing to have corresponding diameters, since the elongation caused by tension leads to a large reduction in the diameter of the liquid jet. The cross section the endless wires can of course lie within fairly wide limits, depending on the degree of elongation to which the liquid Be subjected to rays.

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Am Ausgang der Düse kann der mit geschmolzenem Glas überzogene flüssige Metallstrahl durch einen nach außen geschlossenen Raum geführt werden, in dem ein Gegendruck herrscht, der größer als der atmosphärische Druck ist. Die Dehnung und Erstarrung unter Druck haben zum Ziel, in diesem Stadium der Umformung des flüssigen Metalls in Drähte die Haftung des Glasfilms auf den Metalldrähten vor ihrer Erstarrung zu fördern.At the outlet of the nozzle, the one coated with molten glass can be used liquid metal jet can be guided through a space closed to the outside, in which there is a counter pressure that is greater than atmospheric pressure. The expansion and solidification under pressure are aimed at this stage of the deformation of the liquid metal in wires to promote the adhesion of the glass film to the metal wires before they solidify.

Der Fluß des geschmolzenen Metalls durch die Düse läßt sich vorteilhafterweise beschleunigen, indem man einen Druck auf die freie Fläche des im Behälter enthaltenen Metalls ausübt. Da das Metall die Düse in flüssigem Zustand passiert, ohne daß dort die Erstarrung schon eingeleitet wird, bleibt der auf die Oberfläche des Metalls auszuübende Druck ziemlich gering, so daß sich hieraus keine besonderen Schwierigkeiten für die Herstellung einer geeigneten Vorrichtung ergebeneThe flow of molten metal through the nozzle can be advantageously accelerate by exerting pressure on the free surface of the metal contained in the container. There the metal passes through the nozzle in a liquid state without solidification already being initiated there, the remains on the Surface of the metal to be exerted pressure is quite low, so that this does not pose any particular difficulties for the Manufacture of a suitable device resulted

Der flüssige Strahl wird'erst abgekühlt, wenn der erwünschte Durchmesser erreicht ist. Die Abkühlung erfolgt nach und nach in einer ständig erneuerten Gasatmosphäre, beispielsweise einer Argonatmosphäre. Nach vollständiger Erstarrung wird der Draht aufgewickelt. In der Praxis stellt man. natürlich eine große Anzahl von Drähten gleichzeitig her. Diese können einzeln oder in Gruppen zu mehreren Drähten so aufgerollt werden, daß sie direkt Litzen bzw. Kardeele ergeben.The liquid jet is only cooled if the desired one Diameter is reached. The cooling takes place gradually in a constantly renewed gas atmosphere, for example an argon atmosphere. After complete solidification, the wire is wound up. In practice you ask. of course one large number of wires at the same time. These can be rolled up individually or in groups to form several wires, that they result directly in strands or cardeles.

Um die Erstarrung noch zu beschleunigen, sind nützlicherweise zwischen den Reihen der den Spulen zugeführten Drähten durch Zirkulation eines strömungsfähigen Kühlmittels gekühlte Hohlkörper vorgesehen. Gegebenenfalls kann man die Drähte vor ihrer Aufwicklung besprühen, um eine Abkühlung auf sehr geringe Temperaturen zu erreichen.In order to accelerate the solidification even more, there are usefully between the rows of wires fed to the coils provided by the circulation of a flowable coolant cooled hollow body. If necessary, you can put the wires in front spray their winding in order to achieve a cooling to very low temperatures.

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Wenn der Glasfilm vom Metalldraht abgetrennt werden soll, wählt man die Glaszusammensetzung so, daß die linearen Ausdehnungskoeffizienten des Glases und des Metalls sehr verschieden sind. So löst sich das Glas von selbst vom Metalldraht bei der Erstarrung und beim Aufrollen. Man kann jedoch auch den Glasfilm auf dem Draht erhalten, beispielsweise als Isolier- oder Antikorrosionsschicht, und in diesem Fall muß das Glas von biegsamer Konsistenz sein und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten haben, der dem des Metalls möglichst nahe kommt.If the glass film is to be separated from the metal wire, choose one the glass composition so that the linear expansion coefficient of glass and metal are very different. In this way, the glass detaches itself from the metal wire when it solidifies and when rolling up. However, you can also keep the glass film on the wire, for example as an insulating or anti-corrosion layer, and in this case the glass must be of pliable consistency and have a coefficient of linear expansion that comes as close as possible to that of the metal.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung der Metalldrähte mit geringem Durchmesser ist gekennzeichnet durch einen Behälter für das geschmolzene Metall, eine im allgemeinen größere Anzahl von Düsen, die einen größeren Querschnitt haben als den der herzustellenden Drähte und die in der Bodenplatte des Behälters für das Metall angeordnet sind, eine Zone zum Überziehen eines flüssigen Metallstrahls mit geschmolzenem Glas oder glasartigem Material von hoher Viskosität, eine Abkühlzone, sowie Vorrichtungen zur Auswicklung der erstarrten Drähte einzeln oder in Gruppen und zur Ausübung eines konstanten Zugs auf die Drähte.The device according to the invention for producing the metal wires Small diameter is characterized by a container for the molten metal, generally a larger one Number of nozzles which have a larger cross-section than that of the wires to be produced and which are in the bottom plate of the Container for the metal are arranged, a zone for coating a liquid metal jet with molten glass or vitreous material of high viscosity, a cooling zone, as well as devices for unwinding the solidified wires individually or in groups and to exert constant pull on the wires.

Weiterhin kann die Vorrichtung von einem strömungsfähigen Kühlmedium durchflossene zwischen den Drahtreihen angeordnete Hohlkörper sowie Spritzvorrichtungen oberhalb der Spulen zur Beschleunigung der Erstarrung und Abkühlung der Drähte auf ihrem Weg zu den Spulen umfassen.Furthermore, the device can be of a flowable Cooling medium flowing through it arranged between the rows of wires Hollow bodies and spray devices above the coils to accelerate the solidification and cooling of the wires embrace their way to the coils.

Das Gewicht der im Behälter enthaltenen Beschickung kann unmittelbar als Druckquelle dienen, die das geschmolzene Metall durch die kleinen Düsen fließen läßt. Um den Metallfluß zu beschleunigen, übt man einen Gasdruck an der Oberfläche des BadesThe weight of the load contained in the container can be directly serve as a pressure source that allows the molten metal to flow through the small nozzles. To speed up the flow of metal one exerts a gas pressure on the surface of the bath

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aus. In diesem zweiten Fall verwendet man einen nach außen hermetisch verschlossenen Behälter, so daß man einen. Gasdruck in seinem Innern aufrechterhalten kann.the end. In this second case one uses a container that is hermetically sealed to the outside, so that one. Gas pressure can maintain inside him.

Der mit Düsen ausgestattete Behälter, ist normalerweise ein abgewandelter Schmelzofen. Der Ofen ist vorteilhafterweise mit Dosierern versehen, mit denen man kontinuierlich in das Bad die notwendigen Mengen an festen Metallkörnern hineinschütten kann, um die Füllhöhe ungefähr konstant zu halten. *The container fitted with nozzles is usually a modified melting furnace. The furnace is advantageously equipped with feeders that can be used to continuously feed the Bath can pour in the necessary quantities of solid metal grains in order to keep the filling level approximately constant. *

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der kontinuierlichen Zufuhr für das Bad besteht darin, daß man eine metallische Elektrode in einer flüssigen Schicht elektrisch leitender Schlacke, die die Metallschmelze bedeckt, abschmilzt. Die Abschmelzgeschwindigkeit kann leicht so reguliert werden, daß sie mit der Fließgeschwindigkeit des gebildeten flüssigen Metalls übereinstimmt.A particularly advantageous possibility of continuous supply for the bath is that you have a metallic Electrode melts in a liquid layer of electrically conductive slag that covers the molten metal. the Melting rate can easily be regulated so that it corresponds to the flow rate of the liquid being formed Metal matches.

Ein nach außen hermetisch abgeschlossener und so eingerichteter Raum, daß man in ihm einen Gegendruck aufrechterhalten kann, kann mit dem Boden des Behälters für das Metall verbunden sein und wenigstens die Austritts- und Erstarrungszone des flüssigen Strahls begrenzen.A room that is hermetically sealed from the outside and furnished in such a way that counterpressure can be maintained in it, can be connected to the bottom of the container for the metal and at least the exit and solidification zone of the liquid Limit the beam.

Die Düsen werden auf einer ausreichend hohen Temperatur gehalten, damit jede den freien Austritt möglicherweise hemmende vorzeitige Erstarrung des Metalls oder Glases vermieden wird. Hierzu kann eine direkte Erwärmung für" die Düsen oder ihre Träger vorgesehen sein.The nozzles are kept at a sufficiently high temperature so that any premature solidification of the metal or glass which might impede the free exit is avoided. For this purpose, direct heating can be provided for “the nozzles or their supports.

Die Zahl der gleichzeitig hergestellten Drähte kann je nach Durchmesser über 50 liegen« Die erhaltenen Drähte werden am Ende der Erstarrungszone allein oder in Gruppen zu mehrerenThe number of wires produced at the same time can be over 50, depending on the diameter End of the solidification zone alone or in groups of several

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Drähten so aufgewickelt, daß sie Litzen bilden.Wires wound up so that they form strands.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch sie Metalldrähte mit sehr geringem Durchmesser kontinuierlich und in einem einzigen Vorgang ausgehend von flüssigem Metall mit einer relativ einfachen und wenig kostspieligen Vorrichtung hergestellt werden können.The invention has the advantage that through it metal wires with a very small diameter continuously and in a single Process can be made starting from liquid metal with a relatively simple and inexpensive device can.

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Claims

..Expectations

1. A process for the continuous production of metal wires with a small diameter, characterized in that one allows a liquid metal jet to flow through a nozzle, whose cross-section is larger than that of the .Draht to be produced that the liquid metal jet with a continuous and coated uniform film of molten glass or vitreous material, its solidification temperature is below that of the metal and its viscosity is greater than that of the liquid metal, that a large reduction in the diameter of the composite liquid jet is effected by touching the wire exerts a constant tension in its already solidified part, which creates a stretch in its not yet solidified part and that the liquid composite jet is gradually allowed to solidify around it then wind it up on a spool ",

2. The method according to claim 1, characterized in that · the composite liquid jet in a closed Space and maintains a counter pressure there, ' which is greater than atmospheric pressure «,

3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that that a pressure on-the free surface of the molten Metal is exercised to accelerate its flow through the nozzle ",

4 _β method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a large number of wires are produced at the same time «,

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5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the solidification and cooling take place in a gaseous atmosphere.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the wires are sprayed with a cooling liquid before they are wound up.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the solidified wires are rolled up one by one.

8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the wires are rolled up in groups to form several wires so that they directly form strands or cardeles.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that the glass film is separated from the wire before it is rolled up.

10. Device for performing the method according to one of claims 1 to 9, characterized by a container for the molten metal, a generally larger number of nozzles which are larger in cross-section than that of the wires to be manufactured and which are arranged in the bottom plate of the container for the metal, a zone for coating a liquid metal jet with molten glass or vitreous material of high viscosity, a cooling zone, as well as devices for unwinding the solidified wires individually or in groups and for exercising a constant Pull on the wires.

11. The device according to claim 10, characterized in that it is arranged between the rows of wires by a cooling liquid having flowed through hollow body.

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12. The device according to claim 10, characterized in that the container for the liquid metal has a closed chamber '' forms inside which a gas pressure can be maintained.

13. Device according to one of claims 10 to 12 ,. characterized, that the container for the metal is a melting furnace, the one with feeders for the continuous supply is equipped with solid metal grains in the bathroom,

14. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that that the container for the metal is a furnace in which metal electrodes are electrically placed in a liquid "layer conductive slag, which covers the molten metal, can melt,

15. Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that that the bottom of the container for the metal is connected to a space sealed off from the outside which extends at least over the exit and solidification zone of the liquid jet.

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16. The apparatus according to claim 15, characterized in that there is a back pressure in the space which is greater than the atmospheric pressure.

17. Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that that the nozzles are heated to a temperature which is at least equal to the solidification temperature of the to be processed Metal is.

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