NO782136L

NO782136L - FACILITY AND METHOD OF MANUFACTURE OF METAL FILAMENT

Info

Publication number: NO782136L
Application number: NO782136A
Authority: NO
Inventors: Alan Wright
Original assignee: Johnson & Nephew Ambergate Ltd
Priority date: 1977-06-22
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1978-12-27
Also published as: DE2827731A1; IT1096799B; LU79858A1; JPS5439322A; ZA783552B; ES475455A1; IE781244L; IT7824839A0; AU3741978A; IE46939B1; FI781985A; ES470985A1; CA1090527A; BE868321A; PT68202A; GB1601925A; NL7806674A; FR2395090A1; DK277378A; SE7807138L

Description

Fremgangsmåte og innretning for fremstilling av filamentmateriale. Method and device for the production of filament material.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåteThe present invention relates to a method

og en innretning for fremstilling av metallfilamenter, tråd, strimler, baner, fibre eller liknende, heretter samlet kalt metallfilamenter. and a device for the production of metal filaments, thread, strips, webs, fibers or the like, hereinafter collectively called metal filaments.

Det er kjent å fremstille metallfilamenter fra smeltet metall ved hjelp av uttrekningsanordninger, såsom f.eks. en trommel, en skive eller et hjul, (fortrinnsvis med innvendig kjøling) som kan rotere med omkretskanten i kontakt med det smeltede metall, slik at metallet kjøles ved kontakten med kanten og føres ut som metallfilament. I denne forbindelse skal det vises til de britiske patentskrifter nr. 1.396.788, 1.448.494, 1.435.990 og 1.455.705. Omkretsoverflaten til uttrekningsanordningen kan være glatt eller den kan eksempelvis ha spor slik at det dannes flere kanter for samtidig fremstilling av flere like metallfilamenter fra smeltebadet. Alternativt eller i tillegg kan overflaten være forsynt med hakk slik at man får frem et stabelfilament i stedet for et kontinuerlig filament. It is known to produce metal filaments from molten metal by means of extraction devices, such as e.g. a drum, disk or wheel, (preferably with internal cooling) which can rotate with the peripheral edge in contact with the molten metal, so that the metal is cooled on contact with the edge and fed out as metal filament. In this connection, reference should be made to the British Patent Nos. 1,396,788, 1,448,494, 1,435,990 and 1,455,705. The peripheral surface of the extraction device can be smooth or it can, for example, have grooves so that several edges are formed for the simultaneous production of several identical metal filaments from the molten bath. Alternatively or in addition, the surface can be provided with notches so that a stack filament is produced instead of a continuous filament.

Man har funnet det kan på en kontinuerlig eller halvkontinuerlig måte fremstilles et massivt materiale med et i hovedsaken jevnt tverrsnitt dersom man kan holde neddykkings-dybden til uttrekningsanordningen konstant. It has been found that a massive material with an essentially uniform cross-section can be produced in a continuous or semi-continuous manner if the immersion depth of the extraction device can be kept constant.

Dette har man tidligere oppnådd ved å senke uttrekningsanordningen ned i en beholder med smeltet metall med en hastighet som gjør at neddykningsdybden blir konstant, selv om nivået for smeiten synker, eller man har løftet smeltebeholderen verti-kalt med en hastighet svarende til nivåsenkningen. Med disse metodiker kan man bare produsere filament sålenge utføringsbanen til fibrene eller strimlene ikke slår an mot beholderkanten.. This has previously been achieved by lowering the extraction device into a container with molten metal at a speed which means that the immersion depth remains constant, even if the level of the melt drops, or by lifting the melting container vertically at a speed corresponding to the lowering of the level. With these methodologies, filament can only be produced as long as the discharge path of the fibers or strips does not touch the edge of the container.

Det har også vært foreslått å fiksere uttrekningsanordningen over en smeltebeholder med ønsket neddykningsdybde når smeltebeholderen er full, og så vedlikeholde smeltemetall-nivået i beholderen ved kontinuerlig tilføring av stangmateriale med ønsket sammensetning med en hastighet svarende til uttreknings-hastigheten. På denne måten kan man oppnå en kontinuerlig uttrek-ning av materialet over lengre perioder, bare begrenset av leve-tiden til den ildfaste foring i beholderen. Den ildfaste foring utsettes for betydelig erosjon i overflatenivået. Andre ulemper er at det innmatede stangeemne bestemmer sammensetningen av pro-duktet, og det er ikke mulig å produsere filamenter eller -strimler av en sammensetning som ikke er tilgjengelig i stangform. Dess-uten må stanges smeltes i beholderen og de varmemetoder som brukt-es for å oppnå denne smelting, f.eks. induksjonsvarming, vil ofte tilveiebringe turbulens slik at man får en ikke-konstant neddykning av uttrekningsanordningen, med tilhørende negativ innvirkning på kvaliteten av det fremstilte produkt. It has also been proposed to fix the extraction device above a melt container with the desired immersion depth when the melt container is full, and then maintain the molten metal level in the container by continuously supplying rod material with the desired composition at a speed corresponding to the extraction speed. In this way, one can achieve a continuous extraction of the material over longer periods, limited only by the lifetime of the refractory lining in the container. The refractory lining is exposed to significant erosion at the surface level. Other disadvantages are that the bar blank fed in determines the composition of the product, and it is not possible to produce filaments or strips of a composition that is not available in bar form. In addition, the bars must be melted in the container and the heating methods used to achieve this melting, e.g. induction heating, will often provide turbulence so that you get a non-constant immersion of the extraction device, with associated negative impact on the quality of the manufactured product.

Det er således en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og en innretning hvormed man It is thus an aim of the present invention to provide a method and a device with which one

i størst mulig grad unngår de forannevnte ulemper.to the greatest extent possible, they avoid the aforementioned disadvantages.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt en fremgangsmåte som angitt i krav 1. Det er også tilveiebragt en innretning ifølge krav 3. Ytterligere trekk ved fremgangsmåten henholdsvis innretningen går frem av underkravene. Oppfinnelsen er særlig tenkt anvendt i forbindelse med roterende uttrekningsanordninger, såsom f.eks. innvendig kjølte skiver, tromler eller hjul, hvormed man kan tilveiebringe metallfilamenter med en tykkelse som er avhengig av uttrekningsanordningens neddykning. According to the invention, there is thus provided a method as stated in claim 1. There is also provided a device according to claim 3. Further features of the method and the device are set forth in the subclaims. The invention is particularly intended to be used in connection with rotating extraction devices, such as e.g. internally cooled disks, drums or wheels, with which metal filaments can be provided with a thickness that depends on the immersion of the extraction device.

Uavhengig av hvilken-type uttrekningsanordning som benyttes er det et vesentlig trekk ved oppfinnelsen at det benyttes en smeltebadbeholder som kan gis en svingebevegelse. Ved. svingebevegelsen vil smeltet metall beveges mot uttrekningsanordningen, slik at denne kontinuerlig kan produsere metallfilament samtidig som smeltemetallmengderi i beholderen avtar som følge av produksjonen av metallfilament. Beholderens utforming og stillings-, plasseringen av uttrekningsanordningen bør være slik at metallfilamentet kontinuerlig kan kastes ut fra beholderen uten å hindres av beholderns vegger. Regardless of which type of extraction device is used, it is an essential feature of the invention that a melt bath container is used which can be given a swinging movement. By. the swinging movement, molten metal will be moved towards the extraction device, so that it can continuously produce metal filament at the same time that the amount of molten metal in the container decreases as a result of the production of metal filament. The design of the container and the positioning of the extraction device should be such that the metal filament can be continuously ejected from the container without being hindered by the walls of the container.

Beholderen gis fordelaktig en slik form at den, når den er i en stilling hvor den kan oppta en full ladning av smeltet metall, har en innerflate eller bunn som skrår i forhold til hori-sontalen i en retning nedover og vekk fra beholderens svingeakse. I forbindelse med en slik beholder anordnes uttrekningsanordningen i nærheten av svingeaksen slik at en oppoverrettet svingebevegelse av beholderen vil sikre at uttrekningsanordningen gis en kontinuerlig tilførsel av smeltet metall. Fortrinnsvis utføres beholderveggen ved beholderens dype ende som en krummet vegg, sett i vertikalsnitt, idet svingeaksen i hovedsaken ligger i krumningssenteret til denne veggen. Et eksempel på en slik beholder er en åpen beholder som i snitt har form av et sirkel-segment og som har en horisontal svingeakse som i hovedsaken ligger i segmentets topp-punkt. En slik beholder kan om så ønskes gjøres dypere ved svingepunktet uten at dette har noen forstyrr-ende innvirkning. The container is advantageously given such a shape that, when in a position where it can accommodate a full charge of molten metal, it has an inner surface or bottom which is inclined relative to the horizontal in a direction downwards and away from the pivot axis of the container. In connection with such a container, the extraction device is arranged near the axis of rotation so that an upward swinging movement of the container will ensure that the extraction device is provided with a continuous supply of molten metal. Preferably, the container wall at the deep end of the container is designed as a curved wall, seen in vertical section, the axis of rotation mainly being in the center of curvature of this wall. An example of such a container is an open container which, on average, has the shape of a circle segment and which has a horizontal axis of rotation which is mainly located at the top point of the segment. Such a container can, if desired, be made deeper at the pivot point without this having any disruptive effect.

De foran antydede utforminger av beholderen har en slik geometrisk konstruksjon at en svingebevegelse med konstant hastighet vil bevirke en forskyvning av smeltet metall med konstant hastighet frem mot uttrekningsanordningen. Alternativt kan, dersom beholderen ikke er slik geometrisk konstruert, hastig-heten til svingebevegelsen varieres slik at man likevel oppnår en konstant fremføringshastighet for det smeltede metall mot uttrekningsanordningen. The aforementioned designs of the container have such a geometric construction that a swinging movement at a constant speed will cause a displacement of molten metal at a constant speed towards the extraction device. Alternatively, if the container is not geometrically constructed in this way, the speed of the swinging movement can be varied so that a constant advance speed of the molten metal towards the extraction device is nevertheless achieved.

Uttrekningsanordningen kan fordelaktig svinge vekk ifra beholderen for derved å lette fyllingen av beholderen med smeltet metall. Fordelaktig kan det også anordnes en hjelpeoppvarmingsinn-retning for beholderen, slik at man derved er sikret at smeiten kan holdes på en egnet konstant temperatur under produksjonen av filamentet. Oppvarmingsinnretningen, som også fordelaktig kan være bevegbar, for derved å lette fyllingen eller ladingen av beholderen, kan f.eks. innbefatte kullelektroder for tilveiebringelse av en lysbue mot smeltens. overflate, elektroder for tilveiebringelse av en varmebue over smeiten, en elektrisk plasma-oppvarmingsinnretning, en induksjonsvikling som er.innebygget i den ildfaste foring i beholderen, eller konvensjonelle brennere. The extraction device can advantageously swing away from the container to thereby facilitate the filling of the container with molten metal. Advantageously, an auxiliary heating device can also be arranged for the container, so that it is thereby ensured that the melt can be kept at a suitable constant temperature during the production of the filament. The heating device, which can also advantageously be movable, in order to thereby facilitate the filling or charging of the container, can e.g. include carbon electrodes for providing an arc against the melt. surface, electrodes for providing a heat arc over the melt, an electric plasma heating device, an induction coil built into the refractory lining of the vessel, or conventional burners.

Under fremstillingen av metallfilamentet vil beholderen etterhvert tømmes for smeltet metall, og svingebevegelsen og uttrekningen, fortsettes helt til like før beholderen er tom. Stoppingen av svingebevegelsen kan enten skje manuelt eller ved hjelp av en egnet automatisk grensebryter. During the production of the metal filament, the container will eventually be emptied of molten metal, and the swinging movement and extraction will continue until just before the container is empty. The swing movement can be stopped either manually or by means of a suitable automatic limit switch.

For fylling av beholderen kan man fjerne uttreknings anordningen (og eventuell oppvårmingsinnretning), og beholderen føres tilbake til utgangsstillingen og fylles så enten ved at den bringes under en helletut fra en smelteovn, eller ved at smeiten overføres ved hjelp av en øse. To fill the container, the extraction device (and any heating device) can be removed, and the container is returned to the starting position and then filled either by bringing it under a pouring spout from a melting furnace, or by transferring the melt using a ladle.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene hvor: Fig. la-c rent skjematisk viser fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, mens The invention shall be described in more detail with reference to the drawings where: Fig. la-c schematically show the method according to the invention, while

fig. 2 viser et snitt gjennom en utførelse av en innretning ifølge oppfinnelsen. fig. 2 shows a section through an embodiment of a device according to the invention.

I fig. la-c er det vist en skjematisk innretning for fremstilling av metallfilament, innbefattende en beholder 1 som er åpen og er utført som et segment av en rett sirkelsylinder. Beholderen er svingbart opplagret om en akse 2 ved segmentets topp. Et roterende uttrekningshjul 3 for fremstilling av metallfilamentet er anordnet over beholderen. Filamentets tykkelse er avhengig av neddykkingen av hjulet 3 i det smeltede metall 4. In fig. la-c shows a schematic device for the production of metal filament, including a container 1 which is open and is designed as a segment of a right circular cylinder. The container is pivotally supported about an axis 2 at the top of the segment. A rotating extraction wheel 3 for producing the metal filament is arranged above the container. The thickness of the filament depends on the immersion of the wheel 3 in the molten metal 4.

I fig. la er beholderen 1 vist fylt med smeltet metall 4, og med uttrekningshjulet 3 iferd med å trekke ut et filament 5. In fig. 1a, the container 1 is shown filled with molten metal 4, and with the extraction wheel 3 about to extract a filament 5.

Ettersom uttrekningen skrider frem, svinges beholderen 1 i retning av pilen 6 slik at uttrekningshjulet 3 hele tiden har samme neddykking i det smeltede metall 4, slik at man derved kan produsere et filament med i hovedsaken konstant tverrsnitt. Fig. lb viser en mellomstilling for beholderen 1, i hvilken mellomstilling omtrent halvparten av den opprinnelige metallfylling er oppbrukt, og fig. lc viser beholderens 1 stilling idet den er nesten tom for metallsmelte. På dette trinn av-sluttes uttrekningen og beholderen fylles igjen. As the extraction progresses, the container 1 is swung in the direction of the arrow 6 so that the extraction wheel 3 always has the same immersion in the molten metal 4, so that a filament with an essentially constant cross-section can thereby be produced. Fig. 1b shows an intermediate position for the container 1, in which approximately half of the original metal filling has been used up, and Fig. lc shows the position of container 1 as it is almost empty of molten metal. At this stage, the extraction is terminated and the container is filled again.

■Fig. 2 viser en innretning for fremstilling av metallfilament, innbefattende en svingbart montert beholder 2 0 og en roterende uttrekningstrommel 21 for fremstilling av metallfilament fra smeltet metall 22 i beholderen 20. ■Fig. 2 shows a device for the production of metal filament, including a pivotably mounted container 20 and a rotating extraction drum 21 for the production of metal filament from molten metal 22 in the container 20.

Beholderen 20 som består av et ytre stålskall 23 med en ildfast foring 24, har en frontvegg 20a, en bakvegg 20b og to sidevegger 20c (bare en sidevegg er vist). Frontveggen 20a har en mindre høyde en bakveggen 20b og innerflaten til beholderens bunn skrår nedover i retning fra frontveggen 20a og mot bak veggen 20b når beholderen er i stilling for opptak av en full ladning av smeltet metall. I tillegg, er innerflaten til bakveggen 20b krummet i det viste vertikalsnitt til en radius R-^. The container 20, which consists of an outer steel shell 23 with a refractory lining 24, has a front wall 20a, a back wall 20b and two side walls 20c (only one side wall is shown). The front wall 20a has a smaller height than the rear wall 20b and the inner surface of the container's bottom slopes downwards in the direction from the front wall 20a and towards the rear wall 20b when the container is in position for receiving a full charge of molten metal. In addition, the inner surface of the rear wall 20b is curved in the vertical section shown to a radius R-^.

Beholderen 20 er svingbart opplagret ved hjelp av to akseltapper 25 (bare en er vist} Disse er anordnet slik at beholderens svingebevegelse skjer om eller så nært som mulig om krumningssenteret til innerflaten av bakveggen 20b. Akseltappene 25 er opplagret i lageret 26. The container 20 is pivotally supported by means of two pivots 25 (only one is shown} These are arranged so that the pivoting movement of the container occurs around or as close as possible to the center of curvature of the inner surface of the rear wall 20b. The pivots 25 are supported in the bearing 26.

Ytterflaten til bakveggen er forsynt med en tannstangThe outer surface of the rear wall is provided with a rack

27 med en krumningsradius lik R„. Tannstangen 27 samvirker med et drev 28. Drevet .28 er opplagret i ønsket høyde ved hjelp av lagrer 2 9.. 27 with a radius of curvature equal to R„. The rack 27 cooperates with a drive 28. The drive .28 is stored at the desired height by means of bearings 2 9..

Over beholderen 20 er det anordnet en f jernbar hjelpe-oppavrmingsinnretning 30 som i dette tilfellet består av to grafittelektroder 31 (bare en er vist) montert i elektrodeholdere 32. Elektrodene 31 benyttes for direkte bueoppvarming for derved A removable auxiliary heating device 30 is arranged above the container 20, which in this case consists of two graphite electrodes 31 (only one is shown) mounted in electrode holders 32. The electrodes 31 are used for direct arc heating, thereby

å holde det smeltede metall på den ønskede temperatur. Oppvarmingsinnretningen 30 innbefatter en hette 33 for å redusere varmetap-ene . to keep the molten metal at the desired temperature. The heating device 30 includes a hood 33 to reduce the heat losses.

Under drift fylles beholderen 20 med smeltet metallDuring operation, the container 20 is filled with molten metal

22 til nivået 22a. Den roterende uttrekningstrommel 21 senkes ned til ønsket stilling. Denne stilling kan være litt over den smeltede overflate 22a, men må ligge nærmere akselen 25 enn den avrundede beholderside. Så snart beholderen 20 er fylt og drevet 23-settes i rotasjon med en styrt hastighet i retning av pilen A, vil metallflaten 22a bringes til kontakt med den roterende trommel 21 og uttrekningen for tilveiebringelse av metallfilamentet 34 22 to level 22a. The rotating extraction drum 21 is lowered to the desired position. This position may be slightly above the melted surface 22a, but must lie closer to the shaft 25 than the rounded container side. As soon as the container 20 is filled and the drive 23 is set in rotation at a controlled speed in the direction of the arrow A, the metal surface 22a will be brought into contact with the rotating drum 21 and the extraction for providing the metal filament 34

vil begynne og vil fortsette sålenge drevet 28 roterer, helt til metallmengden i beholderen 20 er redusert til et kritisk lavt nivå. will begin and will continue as long as the drive 28 rotates, until the amount of metal in the container 20 is reduced to a critically low level.

En tømning av beholderen under det nivå som represen-teres av en radius fra svingeaksen til nedre avslutning av den krummede bakvegg 22b7d.v.s. radius-.<1>^'vil medføre en ujevn forskyvning av metall ved en konstant svingebevegelse av beholderen, og filamentet vil da bli tynnere. An emptying of the container below the level represented by a radius from the pivot axis to the lower end of the curved rear wall 22b7d.v.s. radius-.<1>^'will cause an uneven displacement of metal by a constant swinging movement of the container, and the filament will then become thinner.

Såsnart metallladningen er redusert til ønsket minimums-nivå kan beholderen 20 føres tilbake til utgangsstillingen og etterat trommelen 21 og oppvarmningsinnretningen 30 er flyttet, As soon as the metal charge has been reduced to the desired minimum level, the container 20 can be returned to the starting position and after the drum 21 and the heating device 30 have been moved,

kan så beholderen fylles igjen med smeltet metall.the container can then be refilled with molten metal.

Oppfinnelsen medfører den fordel at det kan fremstilles filamentmengder med en hvilken som helst ønsket sammensetning på en halvkontinuerlig måte uten at det er nødvendig å foreta en nøyaktig bevegelse^av uttrekningsanordningen eller en nøyaktig løfting av en komplisert og tung smeltebeholder. The invention entails the advantage that quantities of filament with any desired composition can be produced in a semi-continuous manner without it being necessary to make a precise movement of the extraction device or a precise lifting of a complicated and heavy melt container.

Metallet som smeltes for tilveiebringelse av filamentet behøver vel heller ikke være særlig rent, fordi urenheter kan slagges av i smelteovnen før smeiten overføres til uttreknings-beholderen. The metal that is melted to produce the filament does not need to be very clean either, because impurities can be slag off in the melting furnace before the melt is transferred to the extraction container.

Claims

1. Method for the production of metal filament using an extraction device for the production of metal filament from molten metal in a container, characterized in that the production takes place during a swinging movement of the container to thereby displace molten metal towards the extraction device.

2. Method according to claim 1, characterized in that an extraction device in the form of a rotating drum, disc or wheel is used, and in that the container is pivoted at a speed which ensures that the extraction device's drawdown in the molten metal remains essentially constant, thereby could produce filament with essentially a constant cross-section.

3. Device for the production of metal filament in accordance with the method in claim 1, including a container for receiving molten metal and an extraction device for the production of metal filament from the molten metal in the container, characterized in that the container is pivotably stored for displacing the molten metal against the extraction device.

4. Device according to claim 3, characterized in that the extraction device is a rotating extraction device.

5. Device according to claim 4, characterized in that the rotating extraction device is an internally cooled drum, disc or wheel.

6. Device according to one of claims 3-5, characterized in that the container is designed so that a swinging movement of it at a constant speed will cause an essentially constant displacement speed for molten metal towards the extraction device.

7. Device according to one of the claims 3-6, characterized in that the container is given such a shape that when it is in a position where it can occupy a full charge of molten metal, its inner bottom is inclined in relation to the horizontal in a direction downwards and away from the extraction device.

8. Device according to one of claims 3-7, characterized in that the container has a wall which is curved in vertical section, the center of curvature of the wall essentially coincides with the axis of rotation of the container.

9. Device according to claim 8, characterized in that the container is an open container in the form of a segment of a straight circular cylinder, the container being rotatably supported about a mainly horizontal pivot axis which mainly coincides with the top point of the segment.

10. Device according to one of claims 3-9, characterized in that the container can be pivoted by means of a drive and rack arrangement.

11. Device according to one of claims 3-10, characterized by a heating device for maintaining the temperature of the molten metal in the container.