DE2827731A1 - Vorrichtung zur herstellung duenner metallgegenstaende, wie draehte, baender, bleche, folien, faeden, fasern u.dgl. durch ausziehen aus einer metallschmelze - Google Patents

Description

PFENNING · MAAS · SEILER · MEINIG · LEMKE · SPOTT

PATENTANWÄLTE
BERLIN · MÜNCHEN · AUGSBURG

Patentanwälte · Kurfürstendamm 170 ■ D1000 Berlin 15

Folio: 83135

Ihr Heichen
Your reference

Ihre Nachricht vom
Your letter of

Unser Zeichen Our reference

Pf/schu

J. Pfenning, Dipl.-lng. · Berlin Or. I. Maas. Dipl.-Chem. - München

H. Seiler, Dipl.-lng. · Berlin

K. H. Meinig, Dipl.-Phys- ■ Berlin

J. M. Lemke, Dipl.-lng. ■ Augsburg Dr. G. Spott, Dipl.-Chem. - München

BÜRO BERLIN: Kurfürstendamm 170 D1000 Berlin 15

Telefon:
030-8812008/8812009

Telegrammadresse: Seilwehrpatent

Berlin
Date

22. Juni 19 73

Johnson & Nephew (Ambergate) Limited Ambergate Wire Mills, Ambergate, Derby, DE5 2HE, England

Vorrichtung zur Herstellung dünner Metallgegenstände, wie Drähte, Bänder, Bleche, Folien, Fäden, Fasern und dergleichen durch Ausziehen aus einer Metallschmelze

809883/0779

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung dünner Metallgegenstände, wie Drähte, Bänder, Bleche, Folien, Fäden, Fasern und dergleichen durch Ausziehen aus einer Metallschmelze.

Es ist bekannt, derartige dünne Metallgegenstände aus einer Metallschmelze herzustellen mittels eines Ausziehorganes, beispielsweise einer vorzugsweise innen gekühlten Trommel, Scheibe oder Rades, die drehbar angeordnet sind und mit ihrem ümfangsrand mit der Metallschmelze in Kontakt stehen, so daß das mit dem Rand des Ausziehorganes aufgenommene Metall gekühlt und als dünner Metallgegenstand ausgeworfen wird. Das technische Prinzip derartiger Vorrichtungen ist in den GB-PS 1 396 788, 1 448 494, 1 435 990 und 1 455 705 dargestellt. Die ümfangsfläche des Ausziehorganes kann glatt oder mit in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten versehen sein, um eine Mehrzahl von Ränderi zu bilden zur gleichzeitigen Herstellung einer entsprechen-■ den Zahl von Metallgegenständen. Alternativ oder zusätzlich kann die ümfangsfläche mit Auszackungen versehen sein, so daß Stapelfasern entsprechender Länge erzielt werden.

Auf diese Weise können verfestigte Metallgegenstände gleichmäßigen Querschnittes auf kontinuierliche oder

809883/0779

282773Ί

halbkontinuierliche Weise hergestellt v/erden unter der Voraussetzung, daß die Eintauchtiefe des Ausziehorganes konstant aufrechterhalten wird.

Dies ist früher erreicht worden dadurch, daß das Ausziehorgan in einem mit geschmolzenem Metall gefüllten Ofen oder Tiegel abgesenkt wird mit einer Geschwindigkeit, durch die die Eintauchtiefe konstant gehalten wird, wenn der Pegel des geschmolzenen Metalles in dem Ofen oder dem Tiegel sinkt, oder dadurch, daß der Ofen oder Tiegel senkrecht mit einer gleichen Geschwindigkeit zu dem feststehenden Ausziehorgan angehoben wird. Bei diesen bekannten Methoden können die dünnen Metallgegenstände nur solange erzielt werden, bis der Weg der ausgeworfenen Fasern oder Streifen nicht mit dem Rand des Ofens oder des Tiegels in Kontakt tritt.

Es ist auch möglich, die relative Stellung des Ausziehorganes derart oberhalb eines Schmelzofens zu fixieren, daß bei vollem Schmelzofen das Ausziehorgan in genauer Tiefe eingetaucht wird, und dann der Pegel des Metalls in dem Ofen aufrechterhalten wird durch kontinuierliche Zufuhr festen länglichen Materials der gewünschten Zusammensetzung mit einer Geschwindigkeit, die der Arbeitsgeschwindigkeit des Ausziehorganes entspricht.

809883/0779

Auf diese vieio-a kann das Material kontinuierlich über lange Zeiträume ausgezogen, werden, die nur beschränkt sind durch die Lebensdauer der feuerfesten Ofenauskleidung, die starker Erosion im Bereich des praktisch konstant bleibenden Pegels der Schmelze in dem Ofen unterliegt. Diese Methode besitzt zusätzlich weitere Nachteile. Einmal bestimmt das zugeführte Speisematerial die Zusammensetzung des Produktes, und es nicht möglich, dünne Metallgegenstände mit einer Zusammensetzung zu erzielen, die bei dem länglichen Speisematerial nicht erreichbar ist. Außerdem muß das stangenförmige Speisematerial in dem Ofen geschmolzen werden, und die zu dieseir. Zweck erforderliche Beheizung des Ofens, beispielsweise eine Induktionsheizung, führt in der Regel . zu viirbelbi !düngen, durch die eine bleibende konstante Eintauchtiefe des Ausziehorganes nicht gewährleistet ist, wodurch die Qualität des erzielten Produktes nachteilig beeinflußt wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend geschilderten Nachteile auszuschließen oder weitgehend zu reduzieren und eine Vorrichtung zu schaffe:^, bei der ein Ausziehen der Metallschmelze ohne Beeinträchtigung durch den Rand des sie aufnehmenden Behälter

8098 8 3/0779

erfolgt, und bei der eine Speisung des Behälters während des AusZiehens nicht erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Ausziehorgan und ein Kessel zur Aufnahme der Metallschmelze vorgesehen sind, der schwenkbar angeordnet ist, um die Metallschmelze zum Ausziehorgan hin zu verlagern.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein in Drehung versetzbares Ausziehorgan in Form einer innen gekühlten Scheibe, Trommel oder Rades verwendet, wie vorstehend beschrieben wird, um dünne Metallgegenstände herzustellen, die eine von der Eintauchtiefe des Ausziehorganes abhängige Dicke besitzen.

Wie die Ausziehorgane auch immer beschaffen sind, das

sich wesentliche Merkmal der Erfindung bezieht auf den schwenkbaren die Metallschmelze aufnehmenden Kessel. Der Kessel ist derart ausgebildet, daß bei seiner Schwenkbewegung die Metallschmelze zu dem Ausziehorgan hin derart verlagert wird, daß das Ausziehorgan kontinuierlich die dünnen Metallgegenstände herstellen kann, während das geschmolzene Metall in dem Kessel sich entleert bei Betätigung des Ausziehelementes. Die Form des Kessels und die Anordnung des Ausziehorganes zu ihm sind derart, daß

8098 8 3/0779

_ O- —

die Metallgegenstände kontinuierlich nach außen ausgeworfen werden können, ohne daß eine Behinderung durch die Wandungen des Kessels gegeben ist.

Der Kessel selbst ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß bei voller Befüllung mit der Metallschmelze die innere Oberfläche seines Bodens gegenüber der Horizontalen nach abwärts von seiner Schwenkachse geneigt ist. Hierbei ist das Ausziehorgan in der Nähe der Schwenkachse angeordnet, so daß bei Aufwärtsschwenkung des Kessels das Ausziehorgan kontinuierlich mit der Metallschmelze gespeist wird. Vorzugsweise besitzt die Kesselwandung an seinem tieferen Ende die Form eines aufwärts gerichteten Kreisbogens, und die Schwenkachse fällt praktisch mit dem Mittelpunkt des Kreisbogens der Kesselwandung zusammen. Eine beispielsweise Ausbildung eines solchen Kessels ist oberseitijg offen und hat die Form eines Sektors eines Zylinders mit einer horizontalen Schwenkachse, die beim vollen Kessel auf der Höhe des oberen Endes des Kreisbogens liegt). Der Kessel kann ohne Auftreten von Nachteilen an seinem Schwenkende vertieft sein, wobei es lediglich erforderlich ist, die Schwenkbewegung des Kessels um den Mittelpunkt der kreisbogenfönnigen Krümmung vorzunehmen.

809883/0779

Die vorstehend beschriebenen Kessel besitzen eine solche geometrische Form, daß bei einer Schwenkbewegung ruit konstanter Geschwindigkeit die in dem Kessel befindliche Metallschmelze mit ebenfalls konstanter Geschwindigkeit dem Ausziehorgan zugeführt wird. Wenn der Kessel diese geometrische Form nicht besitzt, muß die Geschwindigkeit der Schwenkbewegung so variiert werden, daß eine konstante Annäherungsgeschwindigkeit der Metallschmelze an das Ausziehorgan gewährleistet ist.

Das Ausziehorgan ist zweckmäßigerweise von dem Kessel abnehmbar, um seine Befüllung mit der Metallschmelze zu erleichtern. Vorzugsweise ist eine Hilfsbeheizung für den Kessel vorgesehen, um sicherzustellen, daß die in ihm aufgenommene Schmelze auf einer geeigneten für die Produktion der Metallgegenstände erforderlichen konstanten Temperatur gehalten wird. Die Behexzungsvorrichtung, die zweckmäßigerweise ebenfalls entfernbar ist zur Erleichterung der Befüllung des Kessels, kann beispielsweise aus Kohleelektroden bestehen, die einen Lichtbogen auf die Oberfläche der Schmelze richten; es können auch andere Heizvorrichtungen verwendet werden, beispielsweise eine in die feuerfeste Auskleidung des Kessels eingebettete Induktionsspule oder auch übliche Brenner.

8098 8 3/0779

- ie 11

Während des Betriebes wird dem Kessel progressiv die Metallschmelze entnommen, und seine Schwenkbewegung und die Betätigung des Ausziehorganes werden solange fortgesetzt, bis der Kessel fast vollständig entleert ist. Die Unterbrechung der Schwenkbewegung kann entweder von Hand oder durch einen geeigneten Endschalter erfolgen.

Zur Wiederbefüllung des Kessels werden das Ausziehorgan und gegebenenfalls vorhandene Hilfsbeheizung entfernt, der Kessel wird in seine Ausgangsposition zurückgeführt und anschließend dadurch befüllt, daß er entweder unter die Auslauföffnung eines üblichen Schmelzofens oder Tiegels gebracht oder mittels einer Gießpfanne gefüllt wird aus einer eine Mehrzahl von Kessel versorgenden Schmelzvorrichtung.

Die beiliegenden Zeichnu-ngen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, und es bedeutet:

Fig. la-c eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der Vorrichtung;

Fig. 2 Seitenansicht der Vorrichtung im Schnitt.

809883/0779

Wie die Fig. la-c zeigen, ist ein oberseitig offener in Form eines Sektors eines kreisförmigen Zylinders ausgebildet4r Kessel 1 vorgesehen, der um eine Achse 2 schwenkbar ist, und es ist ein drehbares Ausziehrad 3 vorgesehen zur Herstellung dünner Metallgegenstände, deren Dicke abhängig ist von der Eintauchtiefe des Rades 3 in die Metallschmelze 4.

Fig. la zeigt den vollständig mit der Metallschmelze gefüllten Kessel 1 und das die Metallgegenstände 5 erzielende Ausziehrad 3.

Bei fortlaufender Ausziehoperation wird der Kessel 1 mit einer gesteuerten Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 6 geschwenkt, so daß das Ausziehrad 3 ständig mit gleicher Tiefe in die Metallschmelze 4 eintaucht, wodurch eine Herstellung von Gegenständen gleichbleibenden Querschnittes gewährleistet ist. Die Fig. Ib zeigt eine Zwischenstellung des Kessels 1, bei der annähernd die Hälfte der Metallschmelze verbraucht ist, und Fig. Ic zeigt den praktisch von der Metallschmelze entleerten Kessel l;in der Stellung des Kessels gemäß Fig. Ic ist die Ausziehoperation zu unterbrechen und der Kessel wieder zu befüllen.

8098 83/0779

Die Fig, 2 zeigt einen schwenkbaren Kessel 20 und eine drehbare Ausziehtrommel 21 zur Herstellung von Metallgegenständen 34 aus der in dem Kessel 20 aufgenommenen Metallschmelze 22,

Der Kessel 20 besitzt eine äußere Stahlhülle 23, die mit einer Auskleidung 24 aus feuerfestem Material versehen ist; er besitzt eine Vorderwand 20a, eine Rückwand 20b und zwei Seitenwände 20c, von denen nur eine gezeigt ist. Die Vorder wand 20a besitzt eine geringere Höhe als die Rückwand 20b, und wie Pig, 2 zeigt _r ist der Boden des Kessels nach unten von der Vorderwand 20a zur Rückwand 20b geneigt, wenn der Kessel sich in einer Stellung zur Aufnahme einer vollen Befüllung mit der Metallschmelze befindet. Die innere Oberfläche der Rückwand 20b ist in einem aufwärts gerichteten Abschnitt als Kreisbogen mit einem Radius Rl ausgebildet.

Der Kessel 20 ist schwenkbar an zwei Achsen 25 aufgenommen, von denen nur eine gezeigt ist; die Achsen 25 sind so angeordnet, daß die Schwenkbewegung des Kessels 20 um den Mittelpunkt des Radius Rl erfolgt. Die Achsen 25 sind in Lagern 26 aufgenommen, von denen nur eines gezeigt ist.

809883/0779

Die äußere Oberfläche der Rückwand 20b des Kessels ist mit einer Zahnstange 27 versehen mit einem RAdius R„, und es ist ein Zahnrad 28 angeordnet, das sich im Eingriff mit der Zahnstange 27 befindet, um die Schwenkbewegung des Kessels 20 durchzuführen. Das Zahnrad 28 ist in einer angemessenen Höhe auf Trägern 29 aufgenommen.

Eine abnehmbare Hilfsheizung 30 ist über dem Kessel angeordnet und besteht aus zwei Graphitelektroden 31, von denen nur eine gezeigt ist, die in Elektrodenhaltern 32 angeordnet sind. Die Elektroden 31 dienen der unmittelbaren Lichtbogenbeheizung, um die Metallschmelze auf der erforderlichen Temperatur zu halten; die Hilfsheizung ist mit einer Haube 35 zur Verringerung von Wärmeverlusten ausgestattet. Beim Betrieb wird der Kessel 20 mit der Metallschmelze 22 bis zum Pegel 22a gefüllt. Die drehbare Ausziehtrommel 21 wird in einegeeignete Stellung über der geschmolzenen Oberfläche 22a abgesenkt, die der Achse 25 näher ist als der kreisbogenförmige Rand 20b des Kessels 20, Wenn der Kessel 20 gefüllt ist und das Zahnrad 28 mit gesteuerter Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles A gedreht wird, wird die Metalloberfläche 22a in Kontakt mit der drehenden Trommel 21 gebracht und das Ausziehen der Metallgegenstände 34 beginnt und wird bei Drehung des Zahnrades 28 forgesetzt, bis die

809883/0779

- A4 -

Metallschmelze in dem Kessel 20 auf einen kritischen unteren Pegel abgesenkt ist.

Wenn der Kessel unter de_n durch den die Schwenkachse mit dem Boden des tiefsten Teiles der Rückwand 20b verbindenden RAdius R, gegebenen Pegel entleert ist (Punkt B in Fig. 2), ergibt sich eine ungleichmäßige Verlagerung der Metallschmelze bei einer konstanten Schwenkgeschwindigkeit des Kessels, was zu einer Verringerung der Stärke der Metallgegenstände führt. In der Zeichnung ist dieser kritische Pegel durch den Radius R_ dargestellt.

Wenn die Metallschmelze bis zu diesem minimalen Pegelstand entnommen ist, wird der Kessel 20 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt, und nach Entfernung der Trommel 21 und der Beheizung 22 wieder mit Metallschmelze ge f ü 111.

Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß Metallgegenstände jeder gewünschten Zusammensetzung auf halbkontinuierliche "Weise hergestellt werden können, ohne daß es erforderlich ist, die Aus ziehtrommel einer genauen Bewegung zu unterwerfen, oder einenkomplizierten und schweren Ofen anheben zu müssen. Außerdem braucht

8098 8 3/0779

-ISr-

die zu schmelzende 1-Ietal!beschickung zur Herstellung der uetallgegenstände nicht sorgfältig cfc.reinict zu werden, da Verunreinigungen in dem Schmelzofen entfernt werden können, bevor die Schmelze in dan äusziehkessel überführt wird.

809883/0 7 79

Le

erseife

Claims (9)

ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Herstellung dünner Metallgegenstände wie Drä hte_f Bänder, Bleche, Folien, Fäden, Fasern und dergleichen, durch Ausziehen aus einer Metallschmelze, dadurch gekennzeichönet , daß ein Ausziehorgan (3,21) und ein Kessel (1,20) zur Aufnahme einer Metallschmelze (4,22) vorgesehen sind, wobei der Kessel schwenkbar ist zwecks Verlagerung der Metallschmelze (4,22) zu dem Ausziehorgan (3, 21).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbares Ausziehorgan (3,21) vorgesehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Ausziehorgan (3,21) die Form einer mit Innenkühlung versehenen Trommel, Scheibe oder Rades besitzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansrpüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (1,20) eine solche Form besitzt, daß seine mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführte Schwenkbewegung zu

8098 83/0779 cWINAL inspected

ainer -cons tan ten Vorlagorur.gsg^acawirK'ic^cit der "ietallsclirüelzG (4,22) zu der Aus zieiiorrpji (3,21) hin füart.

5. Vorrichtung nach einei? der Ansprüche 1 bis 4, dadurch, gc-knim zeichnet, oai? der Kessel (1,20) cerart au;3Cf3bildet iat, daß bei einer die volle 3afüllung F-it der Schmelze (4,22) aufnehmenden Stellung c±3 innere Oberfläche des Kesselbodens zur Horizontalen geneigt ist in einer Ri cn tuner abwärts von dem Z.usziehorgan (3,21).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (1,20) eine !.Jandung aesitzt, die in einem senkrechten Abschnitjt kreisbogenförrcig ausgebildet ist, und deren Mittelpunkt mit der Schwenkachse (2_r25) des Kessels )l_f20) zusamraenfällt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (1,20) eine offene Oberseite besitzt und in Form eines Segmentes eines kreis föririgen Zylinders ausgebildet ist_f wobei die Schwenkung urn eine horizontale Achse (2,25) erfolgt, die mit dem Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Krümmung der Kesselwand übereinstimmt.

8098 83/0779

8. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schwenkung des Kessels (1,20) dienende aus einer Zahnstange (27) und einem Zahnrad (28) bestehende Anordnung vorgesehen ist,

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Aufrechterhaltung der Temperatur der Metallschmelze (4,22) dienende Heizvorrichtung (30) vorgesehen ist.

8098 8 3/0779