DE2952620C2

DE2952620C2 - Vorrichtung zum Stranggießen glasartiger Metallegierungs-Fäden

Info

Publication number: DE2952620C2
Application number: DE19792952620
Authority: DE
Inventors: John Robert Madison N.J. Bedell; Naim S. Mendham N.J. Hemmat
Original assignee: Allied Corp Morris Township NJ; Allied Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1979-01-02
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1984-07-05
Also published as: DE2952620A1; JPS5592258A; JPS5847939B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stranggießen von glasartigen Metallegierungs-Fäden mit einer eine sich bewegende Abschreckfläche besitzenden Abschreckeinrichtung und mit einem Zwischenbehälter für die Metallschmelze, der eine auf die Abschreckfläche gerichtete Gießdüse besitzt. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 2606581 so bekannt. Bei dieser sind die Gießdüse und die Abschreckeinrichtung fest montiert. Bei solchen bekannten Vorrichtungen verändert sich der Abstand zwischen der Gießdüse und der Abschreckfläche, wenn beispielsweise Gießwaken, insbesondere mit großem Durchmesser, etwas unrund oder nicht korrekt zentriert sind oder wenn ein Abschreckbanü eine sich allmählich ändernde Dicke hat. Solche Fluktuationen im Abstand zwischen Gießdüse und Abschreckfläche führen zu Veränderungen in der Breite und Dicke des glasartigen Metallegierungs-Fadens, und dies führt seinerseits dazu, daß das Produkt ungleichmäßige Eigenschaften besitzt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Stranggießen glasartiger Metallegierungs-fäden zu bekommen, die solche fluktuierenden Veränderungen des Abstandes zwischen Abschreckfläche und Gießdüse selbsttätig ausgleicht.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung mit den ein- ">o gangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, daß der Zwischenbehälter mit einem Abstandshalter verbunden ist, der so ausgebildet ist, daß er den Abstand der Gießdüse von der Abschreckfläche konstant hält.

Der Abstand zwischen der Gießdüse und der Abschreckfläche kann im wesentlichen konstant gehalten werden, indem man den Zwischenbehälter mit einem Abstandshalterauf der Abschreckfläche abrollen oder gleiten läßt, wie mit einem festen Teil, Walzen, Rollen oder Kugeln, oder zwischen Abstandshalter und < >o Abschreckliüche eine Fließmittelschicht, wie ein Luftkissen vorsieht, wobei der Zwischenbehälter auf einem festen Teil, wie einem Gießblock aus geeignetem hitzebeständigem und hitzeschockbeständigem Material, befestigt sein kann. < >5

Der Abstandshalter kann aus einer oder mehreren Walzen und/oder Kugeln bestehen, auf denen sich der Zwischenbehälter abstützt. Die Walzen sind abnutzungsbeständig und verletzen die Abschreckfläche nicht.

Der Abstandshalter kann an den Umriß der Abschreckfläche angepaßt sein. Die Oberfläche des Abstandshalters kann aus sich gering abnutzenden Werkstoffen, wie Tonerdefaserblöcken, bestehen. Ein Schmiermittel kann vorgesehen sein, das die Reibung zwischen den Oberflächen des Abstandshalters und der Abschreckeinrichtung vermindert.

Statt dessen kann als Abstandshalter ein festes Teil, wie ein Fuß, verwendet werden, das Druckgasauslaßleitungen hat, um ein Luft- oder anderes Gaskissen zu ergeben. Das Luft- oder Gaskissen trennt dann den Fuß an dem Zwischenbehälter von der Abschreckfläche. Als Gase sind Stickstoff, Arpon, Helium, Kohlendioxid und Luft geeignet.

Der Druck des Gases sollte im Bereich zwischen 0,13 und 1,66 bar. 2. Beispiel zwischen 0,33 und 0,95 bar, liegen.

Die Gasauslässe liegen in dem Fuß gleichmäßig verteilt, wie in einem Sieb.

Ein anderes Mittel, den erwünschten Abstand zwischen der Gießdüse und der Abschreckfläche zu halten, kann das der Verwendung eines Abstandshalter sein, der an dem Zwischenbehälter befestigt ist und nicht notwendigerweise diesen Behälter abstützt und der eine flexible, transportbandartige Abschreckfläche berührt, was zur Folge hat, daß der Weg dieses Transportbandes einen gesteuerten Abstand zu der Düse erhält.

Abstandshalter für ein Abschreckrad können zweckmäßig auch eine an dem Zwischenbehälter befestigte Fläche sein, die der Form der Abschreckfläche angepaßt ist und auf ihr gleitet.

Die Abschreckeinrichtung kann ein Rad, eine Walze oder Rolle, ein endloses Band sein. Die Walze oder Rolle kann aus wärmeleitenden Metallen, wie Kupfer, Beryllium, Beryllium-Kupfer, Molybdän, verchromtem Metall oder rostfreiem Stahl bestehen. Ein endloses Band kann aus Metall, wie Kupfer und rostfreiem Stahl, bestehen. Die Geschwindigkeit der Abschreckfläche kann zwischen 2 und 40 m/Sek. liegen.

Die Reibung zwischen dem Abstandshalter und der Abschreckfläche wird niedrig gehalten, indem man geeignete Materialien verwendet. Wenn ein festes Behälterstützteil als Abstandshalter verwendet wird, ist dieses Teil an seiner Unterseite in der Form an die Oberfläche der Abschreckeinrichtung angepaßt, und das Teil besteht aus einem Material, das keinen Abrieb auf die Unterlage ausübt und von der Abschreckfläche, wie geschmiertem Stahl, nicht abgerieben wird. Eine solche Struktur kann derart angeordnet sein, daß sie nicht in Berührung mit dem geschmolzenen Metall kommt, so daß sie nicht die hitzebeständigen Eigenschaften der Gießdüse oder des Zwischenbehälters haben muß.

Je nach der Verfahrenstechnik kann der Abstand der Gießdüse zu der Abschreckfläche zwischen 0,5 und 10 mm betragen.

Unabhängig von der speziellen Technik bekommt man die folgenden Vorteile:

Der Abstand zwischen der Gießdüse und der Abschreckfläche wird automatisch reguliert und braucht vor dem Stranggießen oder während des Stranggießens nicht ein- oder nachgestellt zu werden.

Das System ist unempfindlich gegen die Ausdehnung oder Kontraktion der Abschreckfläche, da der Abstandshalter des Zwischenbehälters die Abschreckfläche jederzeit berührt.

Das System ist relativ unempfindlich gegen kleine Exzentrizitäten oder allmähliche Unregelmäßigkeiten der Abschreckeinrichtung.

Der die Gießdüse enthaltende Zwischenbehälter kann relativ klein und billig sein und ist ein von dem massiven Schmelzofen getrenntes Teil. Somit kann der Zwischenbehälter als ein verbrauchbares Teil angesehen werden und leicht ausgetauscht werden.

In der Zeichnung bedeuten die F ig. 1 bis 3 senkrechte Schnitte dur~h drei Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Zwischenbehälter 10 gezeigt, der eine geschmolzene Metallegierung 12 enthält. Der Zwischenbehälter wird von einem Träger 14 getragen, der an einem Rahmen 16 befestigt ist. Der Rahmen wird in seiner Stellung von einer Walze 18 mit einer Achse 20 gehalten, die in dem Rahmen 16 gelagert ist. Die Walze 18 ruht auf der Abschreckfläche 22 eines sich schnell drehenden Abschreckrades ui.d sorgt für einen konstanten Abstand zwischen der Abschreckfläche 22 und dem Rahmen 16. Ein vertikales lineares Gleitlager 24 ist an dem Rahmen 16 befestigt. Ein stationärer Arm 26 ist entlang dem linearen Gleitlager 24 bewegbar. Eine Gießdüse 28 mit einer Öffnung 30 ist am Boden des Zwischenbehälters befestigt, um einen Strom von geschmolzenem Metall auf die Oberfläche des Abschreckrades abzugeben.

Die starre Verbindung zwischen der Walze 18 und der Gießdüse 28 ergibt einen im wesentlichen konstanten Abstand zwischen der Düsenöffnung 30 und der Abschreckfläche 22.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der ein Luftfilm 68 einen im wesentlichen konstanten Abstand der Gießdüse 42 von der Abschreckfläche 44 ergibt. Die Gießdüse 42 ist an dem unteren Ende eines Zwischenbehälters 46 befestigt, der geschmolzene Metallegierung 48 enthält. Der Zwischenbehälter 46 «vird von einem Träger 50 getragen, an dem ein Arm 52 befestigt ist. Der Arm 52 umfaßt lineare Gleitlager 54 und 56 für bewegbare Arme 58 und 60 eines stationären Trägers 62.

Die Luftfilmeinrichtung 64 ist an dem Arm 52 über ein Trägerteil 66 befestigt. Sie enthält Hohlräume, in deren Inneres Druckgas eingeführt wird. Die Seite der Luftfilmeinrichtung, die zu der Abschreckfläche hin gerichtet ist, besitzt eine Reihe von Öffnungen, die Gas gegen die Abschreckfläche abgeben. Das Gas tritt zwischen der Luftfilmeinrichtung 64 und der Abschreckfläche aus und sorgt Tür einen im wesentlichen konstanten Abstand der Düse 42 von der Abschreckfläche 44. V)

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Zwischenbehälter und der Stützblock eine Gießeinheit 70 bilden, deren unterer Teil eine Gießdüse 72 ist. Die untere Fläche 76 der Gießeinheit 70 ist außerhalb des Bereiches des gegossenen Fadens so geformt, daß sie der Kontur oder Abschreckfläche 74 des Gießrades folgt. Die Gießeinheit ist in gleitendem Kontakt mit dem sich schnell drehenden Gießrad und ergibt so einen im wesentlichen konstanten Abstand zwischen der Gießdüse und der Abschreckfläche.

Bereich zwischen 14 und 16 m/Sek. Die Veränderung des Abstandes zwischen der Gießdüse und der Abschreckfläche wurde unter den folgenden drei Bedingungen unter Verwendung eines kapazititven Meßfühlers gemessen:

a) Der Meßfühler wurde stationär oberhalb des rotierenden Gießrades gehalten.

b) Der Meßfühler wurde auf dem Schlittenteil ohne Extrabelastung gehalten.

c) Der Meßfühler wurde mit 550 g Gewicht belastet (d. h. äquivalent dem Gewicht, das das Schlittenteil unterstützt, wenn 25 mm breite Streifen gegossen werden).

Alle drei Tests wurden mit einer Gießradgeschwindigkeit von 15,2 m/Sek. durchgeführt.

Die Ergebnisse der drei Versuche sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

gemessen anfanglicher maximale

Abstand Veränderung

des Abstandes

Beispiel 1

Ein festes Schlittenteil wurde auf drei Walzen mit hoher Geschwindigkeit befestigt, die auf der Oberfläche eines Kupfergießrades ruhten. Das Schlittenteil konnte sich vertikal zu der Gießradoberfläche frei bewegen. Die Umfangsgeschwindigkeiten des Gießrades lagen im Abstand zwischen dem
stationären Meßfühler
und der Gießradoberfläche

Abstand zwischen dem
in dem Gleitblock
befestigten Meßfühler
und der Gießradoberfläche
(Zwischenbehälter leer)

Abstand zwischen dem
in dem Gleitblock
befestigten Meßfühler
und der Gießradoberfläche (Zwischenbehälter mit 550 g Gewicht)

0,25

0,0625 mm

0,0125 mm

0,25 mm 0,00625 mm

Diese Versuche wurden nicht während tatsächlichen Gießens durchgerührt. So trat in diesen Versuchen die Ausdehnung des Rades infolge des Temperturanstieges nicht auf. Unter tatsächlichen Gießbedingungen kommt der Effekt der Radausdehnung noch zu der beobachteten Veränderung des Abstandes zwischen der stationären Gießdüse und der Gießradoberfläche hinzu. Sie hat jedoch keinen Effekt auf den Abstand zwischen der Gießdüse und der Abschreckoberfläche.

Beispiel 2

Fortlaufende Streifen mit im wesentlichen gleichmäßigen Abmessungen wurden in einer Reihe von Versuchen unter Verwendung einer Abwandlung des Schlittensystems des Beispiels 1 hergestellt. Die glasbildende Legierung wurde in einem Quarzschmelztiegel mit 9 kg Kapazität und mit einer Düse am unteren Ende gesell.nolzen. Der Quarzschmelztiegel wurde direkt oberhalb eines Zwischenbehälters mit 0,9 kg Kapazität aus faseriger Tonerde angeordnet. Dieser wurde in einem Experiment mit einem einzigen Kugellager mit hoher Geschwindigkeit und in einem anderen Experiment mit vier Kugellagern unterstützt.

In beiden Fällen ruhten die Kugellager auf einer Abschreckfläche, die die Oberfläche eines Kupferrades mit einem Durchmesser von 0,48 m war. Dieses wurde mit konstanter Geschwindigkeit im Bereich von 300 bis 500 U/Min, gedreht. Der Zwischenbehälter und die Kugellageranordnung waren frei, sich mit Hilfe zweier linearer Gleitlager vertikal zu bewegen. Der Austritt der Legierungsschmelze während des Gießens aus dem Schmelztiegel zu dem Zwischenbehälter wurde durch Verwendung einer geeignet dimensionierten Düse in κι Kombination mit einer unter Druck stehenden Gasatmosphäre über der Schmelze in dem Schmelztiegel gesteuert. Der Zwischenbehälter war mit einer ersetzbaren Tonerdedüse mit einer rechteckigen Öffnung von 5 mm x 0,5 mm versehen. Der Abstand zwischen der Gießdüse und der Oberfläche des Kupferrades wurde auf 0,2 bis 0,4 mm in verschiedenen Experimenten gehalten. Während des Gießens wurde der Spiegel der Schmelze indem Behälter konstant gehalten, indem der Fluß aus dem Schmelztiegel in den Zwischenbehälter eingestellt wurde. Je nach den erwünschten Streifenabmessungen wurde eine konstante Schmelzenhöhe von 9 cm bis 27 cm entsprechend metallostatischen Drücken von 0,057 bis 0,17 bar während des Gießens in dem Behälter gehalten. Fortlaufende Streifen wurden unter Verwendung zweier Legierungszusammensetzungen hergestellt:

1. Ni₄₀Fe₄UPuB,,

2. Ni₄₅Co₃₀CrI₁₁Fe=Mo₄BIf,

Die erste Legierung wurde bei 122°C und die zweite Legierung bei !250⁰C gegossen. Nach diesem Verfahren erzeugte Streifen zeigten Abweichungen geringer als 5% in der Dicke und geringer als 1% in der Breite.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

45

55

60

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Stranggießen glasartiger Metallegierungs-Fäden mit einer eine sich bewegende Abschreckfläche besitzenden Abschreckein- s richtung und mit einem Zwischenbehälter für die Metallschmelze, der eine auf die Abschreckfläche gerichtete Gießdüse besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (10, 46, 70) mit einem Abstandshalter (18,64,76) verbunden ist, ι ο der so ausgebildet ist, daß er den Abstand der Gießdüse (3C, 42, 72) von der Abschreckfläche konstant hält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (18,76) auf der Abseht eckfläche (22, 74) abrollt oder gleitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abstandshalter (64) und Abschreckhäche (44) eine Fließmittelschicht (68) vorgesehen ist.