DE2462388A1 - CONTINUOUS CASTING OF WIRE - Google Patents
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Description
DIPL.-ING. KLAUS RUPPRECHTDIPL.-ING. KLAUS RUPPRECHT
WESTIKDSTEASSE 94 D-6000 1"HANKPtTHT (MAIN) TELEFON (0611) 75 22 44 TELEX 0411 862WESTIKDSTEASSE 94 D-6000 1 "HANKPtTHT (MAIN) TELEPHONE (0611) 75 22 44 TELEX 0411 862
datum:date:
4491-IIIb4491-IIIb
KRU/EKKRU / EK
BATTELLE DEVELOPMENT CORPORATION COLUMBUS, OHIO (V.St.A.)BATTELLE DEVELOPMENT CORPORATION COLUMBUS, OHIO (V.St.A.)
STRANGGIESSEN VON DRÄHTENCONTINUOUS CASTING OF WIRE
(Ausscheidung aus P 24 12 149.1-24)(Eliminated from P 24 12 149.1-24)
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von festem fadenförmigem Material direkt aus der Schmelze durch Kontaktieren der Oberfläche der Schmelze mit mindestens einem äußeren Rand eines rotierenden wärmeableitenden Bauteils.The invention relates to a method for producing solid thread-like material directly from the melt Contacting the surface of the melt with at least one outer edge of a rotating heat-dissipating component.
In der DT-OS 2 225 684 ist ein Verfahren zur Herstellung von fadenförmigem festem Material direkt aus einer Schmelze beschrieben. Mit Hilfe eines rotierenden wärmeableitenden Bauteils, das zumindest eine Vorwölbung an seiner Peripherie besitzt, wird eine begrenzte, relativ langgestreckte Fläche - nämlich ein Teil dieser VQrwölbung - in die Oberfläche der Schmelze eingeführt und ein an der Wölbung anhaftender Faden verfestigt. Unter anderem die Rotation des Bauteils sowie komplexe thermische Spannungen führen zu einem Ablösen des Fadens von dem formgebenden Bauteil.DT-OS 2 225 684 describes a method for producing thread-like solid material directly from a melt. With the help of a rotating heat-dissipating component, which has at least one protrusion on its periphery, is a limited, relatively elongated area - namely a part of this VQrwölbung - introduced into the surface of the melt and a thread attached to the bulge is solidified. Among other things, the rotation of the component and complex thermal Tensions lead to a detachment of the thread from the shaping component.
Das vorbekannte Verfahren wird zur Herstellung von kontinuierlichen und diskontinuierlichen Fäden, Drähten oder Fasern aus solchen Materialien angewendet, die im Bereich ihrer Schmelztemperatur, d.h. innerhalb einer Abweichung von maximal 25 % von der in 0K gemessenen, unter Gleichgewichtsbedingungen gültigen Schmelztemperatur, die folgende Eigenschaften aufweisen: Oberflächenspannung im Bereich zwischen 10 und 2500 dyn/cm; Viskosität im Bereich von 10 bis 1 Poise; angemessener diskreter Schmelzpunkt (d.h. eine diskontinuierliche Viskosität gegenüber der Temperaturkurve) . Derartige Materialien sind im wesentlichen Metalle, Legierungen und andere anorganische Stoffe, die im Bereich ihresThe previously known method is used for the production of continuous and discontinuous threads, wires or fibers from materials that have the following properties in the region of their melting temperature, ie within a maximum deviation of 25% from the melting temperature measured in 0 K and valid under equilibrium conditions : Surface tension in the range between 10 and 2500 dynes / cm; Viscosity in the range of 10 to 1 poise; reasonable discrete melting point (ie, a discontinuous viscosity versus the temperature curve). Such materials are essentially metals, alloys and other inorganic substances that are in their range
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Schmelzpunktes ähnliche Eigenschaften wie geschmolzene Metalle aufweisen.Melting point have properties similar to those of molten metals.
Es hat sich indessen gezeigt, daß bei dem vorbekannten Verfahren, insbesondere bei der Herstellung diskontinuierlicher Fäden oder Drähte, die an sich angestrebte spontane Ablösung der Fäden von dem rotierenden Bauteil nicht in jedem Fall mit der erwünschten Zuverlässigkeit eintritt. Die rotierenden Bauteile oder Scheiben werden aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt, wie Aluminium, Kupfer, Messing, Nickel, Molybdän, Stählen und Graphit. Insbesondere wenn diese Bauteile während der Produktion von Fäden oder Fasern gut kühlbar sind, tritt praktisch kein Unterschied beim Herstellungsvorgang zutage, also hinsichtlich der produzierten Fasermenge pro Zeiteinheit, Faserabmessungen, Ablösepunkt an der Scheibe und Bahnkurve der Fasern. Vor allem im Dauerbetrieb hat es sich aber gezeigt, daß nach Erreichen eines sich praktisch nicht mehr ändernden Temperaturgefälles der verwendeten Vorrichtung die erwähnte spontane Ablösung der Fäden hin und wieder unterbrochen werden kann. Bei einem nicht vollständigen spontanen Ablösen der Drähte kann es aber zu Störungen des Produktionsablaufs kommen, die unter Umständen eine unerwünschte Stillsetzung der Produktionsanlage erfordern, um nicht vollständig abgelöste Fäden vom rotierenden Bauteil zu entfernen.It has been shown, however, that in the previously known method, especially in the production of discontinuous threads or wires, the spontaneous detachment of the threads from the rotating component does not always occur with the desired reliability. The rotating components or disks are made from a wide variety of materials, such as aluminum, copper, brass, nickel, molybdenum, steels, and graphite. In particular, if these components can be easily cooled during the production of threads or fibers, there is practically no difference during the manufacturing process, i.e. with regard to the amount of fiber produced per unit of time, fiber dimensions, separation point at the Disc and trajectory of the fibers. Especially in continuous operation, however, it has been shown that after reaching a, practically no more changing temperature gradient of the device used, the mentioned spontaneous detachment of the threads is interrupted every now and then can be. However, if the wires are not completely spontaneously detached, this can lead to disruptions in the production process. which may require an undesired shutdown of the production plant in order to avoid completely detached threads to be removed from the rotating component.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, aufbauend auf den Stand der Technik ein Verfahren zu schaffen, das eine möglichst vollständige und einwandfreie Ablösung der zu erzeugenden Fäden vonThe object of the invention is to build on the prior art to create a method that is as complete as possible and perfect detachment of the threads to be produced from
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dem rotierenden Bauteil gewährleistet.the rotating component guaranteed.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der äußere Rand des Bauteils im Anschluß an die Ablösung des fadenförmigen Materials abgestreift oder poliert wird»This object is achieved according to the invention in that the outer edge of the component following the detachment of the thread-like Material is stripped or polished »
Bei den beim Stranggießen sich einstellenden vergleichsweise hohen Temperaturen des rotierenden Bauteils war nicht zu erwarten, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine Behebung der geschilderten Nachteile des Standes der Technik erbringt. In der Tat ist auch das Abstreifen oder Polieren des äußeren Randes nicht grundsätzlich mit einer Reinigung gleichzusetzen, wenngleich kleine lokale Oxidinseln, nicht abgelöste Faserrückstände und andere Fremdkörper sich an dem äußeren Rand nicht mehr aufzubauen vermögen. Die wesentliche Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens scheint vielmehr darin zu liegen, daß in dem wärmeableitenden rotierenden Bauteil und insbesondere an seiner äußeren Kante konstante und gleichmäßige Temperaturbedingungen aufrecht erhalten werden, die dann im Verein mit den gegenüber dem erzeugten Draht auftretenden thermischen Spannungen das zuverlässige Ablösen des Drahtes oder Fadens herbeiführen. Werden die angesprochenen Ablagerungen nicht entfernt, so stellen sich hinsichtlich der thermischen Eigenschaften, wie Wärmeleitfähigkeit, Wärmediffusion, örtliche Unterschiede ein, die ein gleichmäßiges Wachsen und eine gleichmäßige Verfestigung und Freigabe des anschließend gebildeten Fadens beeinträchtigen. Die erfindungsgemäße Behandlung des rotierenden Bauteils schafft hingegen die Voraussetzung für ein gutes Ablösen des Fadens im VereinIn the case of the comparatively high values that occur in continuous casting Temperatures of the rotating component was not to be expected that the method according to the invention would remedy the described There are disadvantages of the prior art. Indeed, the stripping or polishing of the outer edge is not fundamental either Equated with cleaning, albeit small local oxide islands, non-detached fiber residues and other foreign bodies are no longer able to build up on the outer edge. Rather, the essential effect of the method according to the invention appears to lie in that constant and uniform in the heat-dissipating rotating component and in particular at its outer edge Temperature conditions are maintained, which then occurs in conjunction with the relative to the generated wire thermal Tensions bring about the reliable detachment of the wire or thread. If the mentioned deposits are not removed, so with regard to the thermal properties, such as thermal conductivity, thermal diffusion, local differences arise impair uniform growth and uniform consolidation and release of the subsequently formed thread. the Treatment according to the invention of the rotating component, on the other hand, creates the prerequisite for a good detachment of the thread in the association
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mit einer gleichmäßigen Fadenausbildung nach dem Austreten des rotierenden Bauteils aus der Schmelze.with an even thread formation after the emergence of the rotating component from the melt.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß der äußere Rand des rotierenden Bauteils oder der Scheibe schräg zu seiner Bewegungsrichtung abgestreift oder poliert wird, wodurch besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Ablösung von gebildeten diskontinuierlichen Drähten erzielt werden.According to the invention it is also provided that the outer edge of the rotating component or the disk is stripped or polished obliquely to its direction of movement, making particularly good Results in terms of the detachment of discontinuous wires formed can be achieved.
Es sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere insoweit von besonderem Vorteil ist, als es tatsächlich einen Weg eröffnet, auch die Ablösung von diskontinuierlichen Drähten entscheidend zu verbessern. Bei kontinuierlichen Drähten besteht die Möglichkeit, ihre spontane Ablösung durch Anlegen zusätzlicher äußerer Kräfte an den gebildeten kontinuierlichen Draht oder Faden günstig zu beeinflussen, z.B. über eine Zugkraft, die von einer Aufwickelvorrichtung für den gebildeten Draht aufgebracht werden kann. Dieser Weg ist aber bei diskontinuierlichen Fäden nicht gangbar. Darüberhinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren aber gleichermaßen auch auf kontinuierliche Drähte oder Fäden anwendbar.It should be noted that the method according to the invention in particular is of particular advantage in that it actually opens up a way to replace discontinuous ones To improve wires decisively. In the case of continuous wires, there is the possibility of their spontaneous detachment by applying additional favorable influence of external forces on the formed continuous wire or thread, e.g. via a tensile force, which can be applied by a winding device for the formed wire. However, this path is discontinuous Threads not passable. In addition, the method according to the invention is equally applicable to continuous wires or Threads applicable.
Das erfindungsgemäße Abstreifen oder Polieren des rotierenden Bauteils erfolgte mittels Scheiben, die mit einem Überzug aus Glasfasergewebe versehen waren. Der Überzug war lediglich locker aufgezogen und hing auf der Scheibe im wesentlichen unter dem Einfluß seines eigenen Gewichtes. Auch Baumwollgewebe wurde gegen dieThe inventive stripping or polishing of the rotating component took place by means of discs covered with a glass fiber fabric were provided. The coating was merely pulled up loosely and hung on the disk essentially under the influence its own weight. Cotton fabric was also opposed to that
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äußere Kante des rotierenden Bauteils gepreßt. Es erfolgte ebenfalls ein aggressives Abreiben oder Polieren mittels der genannten Materialien, wobei sich die mit ihnen versehenen Polier- oder Reibräder entgegengesetzt wie die stranggießende Scheibe oder das stranggießende Bauteil drehten. Auch Schleifpapier sowie sich entgegengesetzt zum umlaufenden Bauteil drehende Metalldrahtbürsten wurden zur fortlaufenden Bearbeitung der äußeren Kante des umlaufenden Bauteils verwendet.pressed outer edge of the rotating component. There was also an aggressive abrasion or polishing by means of the named materials, whereby the polishing or friction wheels provided with them are opposite to the continuous casting Rotated disk or the continuous casting component. Also sandpaper as well as opposite to the rotating component rotating metal wire brushes were used for the continuous processing of the outer edge of the rotating component.
Die Erfindung ist anhand der folgenden Beschreibung sowie der schematischen Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the following description and the schematic drawing. Here show:
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzten Vorrichtung zum Erzeugen kontinuierlicher Drähte oder Fäden.Fig. 1 is a side view, partly in section, of one when the method according to the invention is being carried out used device for producing continuous wires or threads.
Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt durch das rotierende Bauteil gemäß Fig. 1 undFIG. 2 shows a partial cross section through the rotating component according to FIGS. 1 and
Fig. 3 eine Draufsicht eines rotierenden Bauteils gemäß Fig. 1 und 2, das mit Ausnehmungen an seinem äußeren Rand versehen ist und abgestreift wird.Fig. 3 is a plan view of a rotating component according to FIGS. 1 and 2, the with recesses on its outer Edge is provided and is stripped.
Nach Fig. 1 wird ein rotierendes wärmeableitendes Bauteil 30 mit zumindest einer peripheren Vorwölbung bzw. einem Vorsprung 31 am Umfang mit einer Oberfläche 11 eines Bades aus schmelzflüssigemAccording to Fig. 1, a rotating heat-dissipating component 30 is included at least one peripheral protrusion or a projection 31 on the Perimeter with a surface 11 of a bath of molten liquid
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Material 10 in Berührung gebracht. Ein schmaler Rand oder eine Kante 32 der Vorwölbung 31 gerät dabei mit der Schmelzoberfläche 11 in Berührung. Das Bauteil 30 kann mit relativ hohen Drehzahlen betrieben werden, um in der gezeigten Weise ein fadenförmiges Erzeugnis 20 auszubilden.Material 10 brought into contact. A narrow rim or an edge 32 of the protrusion 31 comes into contact with the surface of the enamel 11 in touch. The component 30 can be operated at relatively high speeds in order to produce a thread-like Form product 20.
Das scheibenähnliche wärmeableitende Bauteil nach Fig. 3 kann einen Krümmungsradius r an der Kante 32 zwischen etwa OfO125 mm und 2,5 mm und vorzugsweise einen Radius R zwischen etwa 5 cm und 37,5 cm aufweisen. Die bevorzugte Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils 30 ergibt eine lineare Geschwindigkeit an dem Kreisumfang oder der Kante 32 von über 0,9 m/sec. Die Kante oder der Rand 32 ist in diesem Fall mit der Oberfläche 11 in Berührung und besitzt eine Eintauchtiefe in die Oberfläche von nicht über etwa 1,5 mm. Das Bauteil 30 oder der Abschnitt dieses Bauteils, der den Rand 32 umfaßt, leitet Wärme vom Rand 32 in das Bauteil 30 ab, um die Verfestigung am Rand 32 einzuleiten und damit den Faden 20 auszubilden.The disk-like heat-dissipating component according to FIG. 3 can have a radius of curvature r at the edge 32 between approximately O f O 125 mm and 2.5 mm and preferably a radius R between approximately 5 cm and 37.5 cm. The preferred rotational speed of the component 30 results in a linear speed at the circumference or the edge 32 of over 0.9 m / sec. The edge or rim 32 is in contact with the surface 11 in this case and has an immersion depth in the surface of not more than approximately 1.5 mm. The component 30 or the section of this component which includes the edge 32 dissipates heat from the edge 32 into the component 30 in order to initiate the solidification at the edge 32 and thus to form the thread 20.
Die Erfindung zielt auf die Verbesserung der Ablösung des Fadens 20 vom Rand 32 oder dem Bauteil 30 ab. Diese Ablösung läßt sich überraschenderweise durch mechanische Behandlung, z.B. Reiben oder Polieren der peripheren Kante der Scheibe im Anschluß an die Ablösung des Fadens wesentlich steigern. Das Abstreifen des Randes gegebenenfalls in Verbindung mit der Einführung von nichtoxydierendem Gas, führt zu einer starken Verbesserung der Siäbilität der spontanen Fadenablösung vom Rand auf dem Umfang des wärmeableitendenThe invention aims at improving the detachment of the thread 20 from the edge 32 or the component 30. This replacement can Surprisingly, by mechanical treatment, e.g., rubbing or polishing, of the peripheral edge of the disc following detachment of the thread increase significantly. The stripping of the edge, possibly in connection with the introduction of non-oxidizing Gas, leads to a great improvement in the reliability of the spontaneous thread detachment from the edge on the perimeter of the heat dissipating
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Bauteils. Im Rahmen dieser Erfindung bedeutet der Ausdruck "Polieren" ein sanftes, mäßiges Abreiben, das durch eine Relativbewegung zwischen der Kante und einem anderen festen Material herbeigeführt wird. Wenn des weiteren das Polieren derart durchgeführt wird, daß auch die inneren Oberflächen der gemäß zur Erzeugung von diskontinuierlichen Fäden vorhandenen Einkerbungen 33 in dem rotierenden Bauteil berührt werden, wird das Eintreten der spontanen Ablösung noch weiter verbessert.Component. In the context of this invention, the term "polishing" means a gentle, moderate abrasion caused by a relative movement is brought about between the edge and another solid material. Further, when polishing is carried out in this way is that also the inner surfaces of the notches 33, which are present according to the present invention for the production of discontinuous threads are touched in the rotating component, the occurrence of spontaneous separation is further improved.
Nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung erfolgt die Polierbewegung (Pfeil 61) nicht in einer parallelen Richtung, sondern schräg zu der Bewegungsrichtung 37 des Randes 32 des rotierenden wärmeableitenden Bauteils 30. Eine Anordnung mit einem rotierenden Rad 60, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, bei der die Rotationsachse des polierenden Rades 60 schräg zu dem rotierenden wärmeableitenden Bauteil 30 verläuft, ist eine Ausführungsart eines solchen Systems. Bei im wesentlichen aus Eisen bestehenden Metallen wird der Prozentsatz an spontan abgelösten diskontxnuierlxchen Fäden weiter erhöht, wenn die Temperatur der Schmelze weniger als 222°C über dem Schmelzpunkt des Eisens unter Gleichgewichtsbedingungen liegt. Es wurde schmelzflüssiges Material nominal SAE 1024-Stahl mit einer Temperatur von 1566 0C zu Drähten oder Fäden umgeformt.According to a preferred embodiment of the invention, the polishing movement (arrow 61) does not take place in a parallel direction, but rather obliquely to the direction of movement 37 of the edge 32 of the rotating heat-dissipating component 30. An arrangement with a rotating wheel 60, as shown in FIG , in which the axis of rotation of the polishing wheel 60 is oblique to the rotating heat dissipating member 30, is one embodiment of such a system. In the case of metals consisting essentially of iron, the percentage of spontaneously detached discontinuous filaments is further increased if the temperature of the melt is less than 222 ° C. above the melting point of the iron under equilibrium conditions. Molten material, nominally SAE 1024 steel at a temperature of 1566 ° C., was formed into wires or threads.
In der Regel wird das Rad 60 kreisförmig ausgebildet und mit einem hitzebeständigen Bespannstoff versehen sein. Es wird in entgegengesetzter Richtung zu der Scheibe 30 in Rotation versetzt und mit dem Rand der Scheibe in Berührung gebracht.Typically, the wheel 60 is circular and has a heat-resistant covering material. It is set in rotation in the opposite direction to the disk 30 and with brought into contact with the edge of the disc.
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Die Erfindung wurde sowohl zur Herstellung von diskontinuierlichen als auch von kontinuierlichen metallischen Fäden mit einem effektiven Durchmesser von weniger als 1,5 mm eingesetzt. Der effektive Durchmesser entspricht dem Durchmesser eines runden Fadens mit der gleichen Querschnittsfläche wie der im Durchschnitt nichtrunde Faden, der nach vorliegender Erfindung erzeugt wurde. The invention was used both for the production of discontinuous as well as continuous metallic threads with an effective diameter of less than 1.5 mm. The effective one Diameter corresponds to the diameter of a round thread with the same cross-sectional area as the non-round thread on average that was produced according to the present invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit besonderem Vorteil bei der Faden- und Drahtherstellung nach der genannten DT-OS 22 25 684 einsetzbar, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.The method according to the invention is particularly advantageous in the manufacture of threads and wires in accordance with DT-OS 22 25 684 mentioned can be used, to which reference is expressly made.
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