NO138475B

NO138475B - DEVICE FOR MANUFACTURE OF WIRE DIRECTLY FROM A MELT

Info

Publication number: NO138475B
Application number: NO741118A
Authority: NO
Inventors: Robert Edward Maringer; Carroll Edward Mobley
Original assignee: Battelle Development Corp
Priority date: 1973-04-06
Filing date: 1974-03-29
Publication date: 1978-06-05
Also published as: NL177288C; JPS5029431A; NL177288B; DE2462388A1; LU69059A1; SE390797B; AT342747B; DE2462387A1; NL7317308A; IL43799A0; ATA255774A; GB1455705A; IE38723B1; IL43799A; DE2412149B2; BE809141A; DE2412149A1; IT1006792B; DK165678B; DE2462388C3

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning av den art som The present invention relates to a device of the kind which

er angitt i innledningen til patentkrav 1, for framstilling av fast tråd direkte fra en smelte. is stated in the introduction to patent claim 1, for the production of solid wire directly from a melt.

En anordning av denne art er kjent fra norsk patentsøknad 1859/72. Med denne framstilles en fast tråd direkte fra et traugformet kar med smeltet metall. En roterende og varmeabsorberende skive med en utestående egg er nedført i smeiten og mater fram tråden langs eggen. Under den fortsatte rotasjonen løsgjøres tråden fra skiven, som fortsetter rotasjonen og henter en ny tråd. Denne framgangsmåte har i det minste tre problemer: For det første forårsaker skivens rotasjon en bevegelse i atmosfæren rundt skiven. I skivens omkrets der tTåden størkneT er hastigheten størst og utgjør normalt minst 0.9 m/sek., hvilket medfører at atmosfæren rundt skiven (hjulet) føres med i smeiten og isolerer skiven fra denne-. Atmosfæren harvanligvis en oksyderende innvirkning på smeiten, hvilken kan påvirke skivens spiss og gi oksyder på kritiske steder. Ved å lede inn en ikke-oksyderende gass på grenseflaten mellom smeiten og skiven forbedres prosessen ved at gassen fjerner evt. gjenliggende rester av oksyderende gass og ikke. selv oksyderer det punkt der tråden dannes. A device of this kind is known from Norwegian patent application 1859/72. With this, a solid thread is produced directly from a trough-shaped vessel with molten metal. A rotating and heat-absorbing disc with a protruding egg is lowered into the forge and feeds the wire along the egg. During the continued rotation, the thread is detached from the disc, which continues the rotation and picks up a new thread. This procedure has at least three problems: First, the disc's rotation causes a movement in the atmosphere around the disc. In the circumference of the disk where the toe solidifies, the speed is greatest and normally amounts to at least 0.9 m/sec., which means that the atmosphere around the disk (wheel) is carried along in the melt and isolates the disk from it. The atmosphere usually has an oxidizing effect on the forging, which can affect the tip of the disc and produce oxides in critical places. By introducing a non-oxidizing gas at the interface between the forging and the disk, the process is improved by the gas removing any remaining residues of oxidizing gas and not. itself oxidizes the point where the thread is formed.

For det andre er den regulerte innføring av ikke-pksyderende Second is the regulated introduction of non-poxydants

gass virksom for å forhindre fast materiale på smeltens flate fra å samle seg til det punkt der tråddannelsen begynner. Dette faste materiale kan være oksyder av smeiten eller flussmiddel som er påført for å hindre oksydasjon på flaten. gas acting to prevent solid material on the surface of the melt from accumulating to the point where filament formation begins. This solid material can be oxides from the melt or flux that has been applied to prevent oxidation on the surface.

Endelig bevirker fjernelsen av oksyderende gass og forurens-ninger en økning av trådens stabilitet i fraskillingspunktet fra skiven og fremmer således en spontan trådfraskilling. Finally, the removal of oxidizing gas and contaminants causes an increase in the thread's stability at the point of separation from the disc and thus promotes spontaneous thread separation.

Oppfinnelsen har til formål å forbedre denne anordning. Dette kan skje ved at anordningen utformes i overenstemmelse med den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i patentkrav 2 og 3. The purpose of the invention is to improve this device. This can happen by designing the device in accordance with the characterizing part of patent claim 1. Further features of the invention are stated in patent claims 2 and 3.

Oppfinnelsen beskrives i det følgende ved hjelp av ex utførelseseksempel illustreres i tegningen, der figuren viser et forstørret vertikalsnitt gjennom en utførelsesform for oppfinnelsen. The invention is described in the following with the help of an exemplary embodiment illustrated in the drawing, where the figure shows an enlarged vertical section through an embodiment of the invention.

Anordningen ifølge figuren utgjør en variant av anordningen ifølge den forannevnte patentsøknad, hvor en roterende skive 30 med to egg-sider 31 er i kontakt med overflaten til en metall-smelte 10. Sidene 31 møtes i en egg 32, og ved skivens rotasjon med relativt høy hastighet dannes en tråd 20. The device according to the figure constitutes a variant of the device according to the aforementioned patent application, where a rotating disk 30 with two egg sides 31 is in contact with the surface of a metal melt 10. The sides 31 meet in an egg 32, and when the disk rotates with relatively high speed, a thread 20 is formed.

Anordningen arbeider f.ø. som angitt i den nevnte patentsøknad. Det smeltede materialet utgjøres her av et metall, som normalt har tilbøyelighet til å oksydere ved atmosfærens innvirkning ved temperaturer over smeltepunktet. Selv om de fordeler som oppnås ved denne anordning ved smeltning av ikke-metaller ikke gir så store fordeler som ved metaller, kan det ifølge oppfinnelsen anvendes hvilket som helst materiale med følgende egenskaper ved en temperatur innenfor 25% fra smeltepunktet: en overflate-spenning mellom 10 og .2500 dyn/cm, en viskositet mellom 10- 3 The device works e.g. as stated in the said patent application. The molten material here consists of a metal, which normally has a tendency to oxidize when exposed to the atmosphere at temperatures above the melting point. Although the advantages achieved by this device when melting non-metals do not give as great advantages as with metals, according to the invention any material with the following properties can be used at a temperature within 25% of the melting point: a surface tension between 10 and .2500 dyne/cm, a viscosity between 10-3

og 1 pois og et påtagelig bestemt smeltepunkt (d.v.s. en diskontinuerlig viskositet i forhold til smeltepunktet.) and 1 pois and an appreciably determined melting point (i.e. a discontinuous viscosity in relation to the melting point.)

Den varmeabsorberende skiven har en radius r i eggen 32 mellom 0.1 og 2.5 mm og fortrinnsvis en diameter mellom 100 The heat-absorbing disc has a radius r in the edge 32 between 0.1 and 2.5 mm and preferably a diameter between 100

og 750 mm, samt en periferihastighet i spissen 32 som overstiger omtrent 1 m/sek. Eggen 32 skal holdes nedsenket i smeiten 11, maksimalt 1.5 mm. Eggen 32 behøver ikke dannes av noe spesielt, materiale, men må kunne avlede varme i tilstrekkelig mengde for at den medbragte tråden skal størkne. and 750 mm, as well as a peripheral speed in the tip 32 that exceeds approximately 1 m/sec. The egg 32 must be kept submerged in the forge 11, a maximum of 1.5 mm. The egg 32 does not need to be made of any special material, but must be able to dissipate heat in a sufficient quantity for the carried thread to solidify.

Et tett lokk 22 er plassert over metallsmelten 10 for å strupe innføringer av gass til smelteflaten 11. Det er viktig å velge et materiale for lokket som ved opphetning absorberer eller reagerer med oksygen, slik at gassen i området mellom lokket og smeiten blir ikke-oksyderende. Særlig framgang har man hatt ved anvendelse av et lokk av ren karbon eller grafitt og ved å la varme fra smeiten heve lokkets temperatur til et nivå der luft i kontakt med lokket blir ikke-oksyderende ved at dets oksygen omdannes til karbon-monoksyd, karbondioksyd eller en blanding av begge og med en rest av ikke-oksyderende nitrogen. Det foretrekkes for dette formål å anvende en stort sett inert gass ved lokkets høye arbeidstemperatur. Det påpekes i denne sammenheng at inert gass.også i den øvrige delen av beskrivelsen ikke behøver å være noen kjemisk spesifisert gass, slik som argon, helium og krypton. En stort sett inert gass er en slik gass, som ikke reagerer merkbart med noen av kompo-nentene i det anvendte systemet. Nitrogen er stort sett inert for mange materialer og er derfor angitt som inert- gass. Grafitt har dessuten den fordelen at den kan anvendes sammen med et induksjonsvarmesystem for opphetning av smeiten, slik-at dens oppvarming ikke behøver bli helt avhengig av varmen fra smeltens flate. Dessuten er grafitt "lett å bearbeide, slik at skiven 30 kan brukes for å gi god pasning mellom seg og lokket ved at skiven roterer. Det må selvsagt anordnes en åpning i lokket for å slippe gjennom tråden 20 mens denne fremdeles sitter fast på eggen 32. A tight lid 22 is placed over the metal melt 10 to throttle introductions of gas to the melting surface 11. It is important to choose a material for the lid which, when heated, absorbs or reacts with oxygen, so that the gas in the area between the lid and the melt becomes non-oxidizing . Particular progress has been made by using a lid made of pure carbon or graphite and by allowing heat from the smelting to raise the temperature of the lid to a level where air in contact with the lid becomes non-oxidising by its oxygen being converted into carbon monoxide, carbon dioxide or a mixture of both and with a residue of non-oxidizing nitrogen. It is preferred for this purpose to use a largely inert gas at the lid's high working temperature. It is pointed out in this context that inert gas, also in the other part of the description, need not be any chemically specified gas, such as argon, helium and krypton. A largely inert gas is such a gas, which does not react appreciably with any of the components in the system used. Nitrogen is mostly inert for many materials and is therefore indicated as an inert gas. Graphite also has the advantage that it can be used together with an induction heating system for heating the melt, so that its heating does not have to be completely dependent on the heat from the surface of the melt. Furthermore, graphite is "easy to process, so that the disk 30 can be used to provide a good fit between itself and the lid by the disk rotating. An opening must of course be provided in the lid to let the thread 20 pass through while it is still attached to the edge 32 .

Lokket 22 kan kombineres med en hette som dekker til en del av skiven 30. Den viste apparatutforming kan videre kombineres med bruk av en ikke-oksyderende gass som fortrinnsvis ledes inn under lokket 22, i området mellom lokket og metallsmelten 10. Det kan anvendes en gass, som enten er helt inert, f.eks. nitrogen eller argon, eller som virker reduserende.på det smeltede materialet, eller i det minste en gass som ikke oksyderer smeiten. En slik gass kalles ikke-oksyderende og er velkjent blant fagfolk. Særlig gode resultater er oppnådd méd acetylen naturgass, argon, nitrogen, metan, ammoniakk, som gir gass (en blanding av ca. 20 volumprosent ^ bg 80 volumprosent ^)• Det forutsettes at gassen bare er ikke-oksyderende i. området The lid 22 can be combined with a cap that covers part of the disk 30. The device design shown can also be combined with the use of a non-oxidizing gas which is preferably led under the lid 22, in the area between the lid and the metal melt 10. It can be used a gas, which is either completely inert, e.g. nitrogen or argon, or which has a reducing effect on the molten material, or at least a gas which does not oxidize the melt. Such a gas is called non-oxidizing and is well known among those skilled in the art. Particularly good results have been achieved with acetylene natural gas, argon, nitrogen, methane, ammonia, which gives gas (a mixture of approx. 20 volume percent ^ bg 80 volume percent ^)• It is assumed that the gas is only non-oxidizing in the range

12, der eggen 32 går ned i smeiten og gassen må derfor være reduserende, men forbrenning av gassen i atmosfæren gir reduserende eller inerte forbrenningsprodukter i omradet 12. En reduserende gass har den fordelen fremfor relativt inerte gasser at den ikke bare bortfører det oksygen som omgir prosessomgiv-elsene, men kan også ved forbrenning forbruke oksygen og gi ikke-oksyderende forbrenningsprodukter i det kritiske område. Disse kan inneholde fast materiale, og dersom prosessen gjennomføres med acetylen oppnås løst karbon i den ikke-oksyderende gassen med meget godt resultat. 12, where the egg 32 goes down into the melt and the gas must therefore be reducing, but combustion of the gas in the atmosphere gives reducing or inert combustion products in the area 12. A reducing gas has the advantage over relatively inert gases that it not only removes the surrounding oxygen the process environment, but can also consume oxygen during combustion and produce non-oxidizing combustion products in the critical area. These may contain solid material, and if the process is carried out with acetylene, dissolved carbon is obtained in the non-oxidizing gas with very good results.

Både med den utførelsesform som bare bruker et oksygen-opptagende lokk og utførelsesformer som bruker ikke-oksyderende gass, kan det tenkes flere kombinasjoner mellom gasser, forbrenningsprodukter, smeltet materiale o.l., som kan medføre sikkerhetsrisiko. Fagfolk som arbeider med oksydasjons-tilbøye-lig materiale, er imidlertid i stand til å bedømme faren med å blande disse materialer uten.å trenge spesielle instruksjoner. Both with the embodiment that only uses an oxygen-absorbing lid and embodiments that use non-oxidizing gas, several combinations can be imagined between gases, combustion products, molten material, etc., which may entail safety risks. However, those skilled in the art working with oxidation-prone material are able to judge the danger of mixing these materials without needing special instructions.

Fraskillingen av en diskontinuerlig tråd kan forbedres ytterligere ved å polere skivens omkrets og spiss i forbindelse med at tråden fraskilles. Kombinasjonen mellom polering og innføring av ikke-oksyderende gass høyner stabiliteten ved spontan fr.askilling av tråden fra eggen av skiven. For tydelig-hets skyld må det påpekes at begrepet "polere" angår bearbeid-ning med et mildt slipemiddel, som innføres ved en relativ bevegelse mellom skiven og et annet fast materiale.. Hvis dessuten poleringen omfatter innvirkning på forsenkningene i eggen som avstedkommer den diskontinuerlige tråden, forsterkes effekten ytterligere. Poleringsbevegelsen gis en retning som danner en vinkel med skivens 30 rotasjonsbevegelse. The separation of a discontinuous thread can be further improved by polishing the circumference and tip of the disc in connection with the thread being separated. The combination between polishing and the introduction of non-oxidizing gas increases stability by spontaneous separation of the wire from the edge of the disc. For the sake of clarity, it must be pointed out that the term "polishing" refers to processing with a mild abrasive, which is introduced by a relative movement between the disc and another solid material. the thread, the effect is further enhanced. The polishing movement is given a direction which forms an angle with the rotational movement of the disk 30.

Claims

1. Device for the production of solid wire directly from a melt of a metal or material contained in a casting vessel, whose properties in the molten state correspond to the properties of molten metal, comprising a heat-dissipating, rotating disk, which is immersed in the area at the surface of the melt, characterized in that a lid (22) is arranged above the casting vessel which at least partly consists of solid carbon and which has a recess for the disc (30) and the string or thread (20) which is formed.

2. Device in accordance with claim 1, characterized in that the lid (22) mainly consists of graphite.

3. Device in accordance with claim 1 or 2, characterized in that the lid (22) is connected to an induction heating system.