DE2462387A1

DE2462387A1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen von faeden oder draehten

Info

Publication number: DE2462387A1
Application number: DE19742462387
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Maringer; Carroll Edward Mobley
Original assignee: Battelle Development Corp
Current assignee: Battelle Development Corp
Priority date: 1973-04-06
Filing date: 1974-03-14
Publication date: 1977-01-27
Also published as: FR2224228A1; DE2412149B2; IL43799A; FR2224228B1; DK165678C; IE38723L; AU6345973A; DE2462387C3; DE2462388A1; NO138475C; NL7317308A; IE38723B1; DE2412149A1; IL43799A0; ATA255774A; SE390797B; NO138475B; NL177288B; IL57164A0; IT1006792B

Description

DIPL.-ING. KLAUS RÜPPRECHT westendsthasse 94 PATENTANWALT Ι>·βΟΟΟ I¹HANKE¹TJRT (MAIN)

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246^ V« * TELEX 0411 868

datum: 8.9.1976 KRU/EK 4491-IIIa

BATTELLE DEVELOPMENT CORPORATION COLUMBUS, OHIO (V.St.A.)

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM STRANGGIEßEN VON FÄDEN ODER DRÄHTEN

(Ausscheidung aus P 24 12 149.1-24)

609884/0422

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von Fäden oder Drähten mittels mindestens eines in einem Oberflächenbereich einer Schmelze rotierenden wärmeableitenden Maschinenelementes, an dessen Umfang die Schmelze verfestigt wird.

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 Vorwölbung - in die Oberfläche der Schmelze eingeführt und ein an der Wölbung anhaftender Faden verfestigt. Unter anderem die Rotation des Bauteils führt zu einem Ablösen des Fadens von dem formgebenden Bauteil, während bei der weiteren Rotation die

wieder
VorwölbungIin die Schmelze eingeführt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein vergleichsweise einfaches Verfahren bzw. eine ebensolche Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchen eine Oxydationsreaktion im Bereich der jeweils formgebenden Fläche des umlaufenden, wärmeableitenden Maschinenelementes verhindert wird, um so eine Haftung der erzeugten Drähte oder Fäden an der Scheibe weitgehend auszuschalten.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß nichtoxidierendes Gas zum Eintrittsbereich des Maschinenelementes

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in die Oberfläche der Schmelze geleitet wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung gewährleistet eine von Umgebungsluft im wesentlichen freie Atmosphäre im Bereich des Eintritts des Maschinenelementes in die Schmelze. Bisher wurde infolge der Rotation des Bauteils eine Schicht der Umgebungsluft unter die Schmelzenoberfläche mitgerissen, wodurch zumindest teilweise die formgebende Fläche des Maschinenelementes von der Schmelze getrennt wird. Hierbei ist es jedoch von Nachteil, daß die Atmosphäre im allgemeinen ein Oxydationsmittel.gegenüber der Schmelze ist und daß die Strömung eines solchen oxidierenden Gases in die Schmelze zur Reaktion des Gases mit der formgebenden Fläche und mithin zur Bildung von Oxiden an der kritischen Stelle zu führen vermag. Erfindungsgemäß wird durch Einleiten von nichtoxidierendem Gas in den Bereich zwischen der Schmelze und dem rotierenden Maschinenelement an der Eintrittsstelle des Maschinenelementes in den Schmelzenspiegel das bekannte Verfahren entscheidend verbessert. Die Gaseinleitung wirkt sich derart aus, daß die anhaftende Schicht oxidierenden Gases zerstört und durch nichtoxidierendes Gas ersetzt wird. Das in die Schmelze eingeleitete Gas verhindert eine Oxidbildung am Ort der beginnenden Fadenverfestigung und behebt somit die Ursachen für ein Nichtabiösen des gebildeten fadenförmigen Materials von dem Maschinenelement.

Des weiteren vermag die geregelte Einleitung eines nichtoxidierenden Gases eine Barriere zu schaffen, die verhindert, daß sich einzelne feste Materialteilchen dort an der Schmelzenoberfläche ansammeln, wo das rotierende Maschinenelement solche Verunreinigungen

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in die Schmelze und an den Ort ziehen könnte, an den die Fadenverfestigung beginnt. Derartige aufschwimmende Festkörper können neben den genannten Oxiden jegliche andere aufschwimmende Körper sein, z.B. Zuschlagstoffe.

Durch das erfindungsgemäße Einleiten von nichtoxidierendem Gas verbunden mit dem Fernhalten von Feststoffpartikeln von der Stelle, an der das rotierende Maschinenelement in die Schmelze eintritt, wird die Stabilität des Ablösungspunktes der festen Fäden oder Drähte von dem umlaufenden Bauteil erhöht, und außerdem wird die spontane Fadenablösung - im wesentlichen unter Mitwirkung der Zentrifugalkraft sowie komplexer thermischer Spannungen - gefördert.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß man das Gas örtlich begrenzt auf die Oberfläche der Schmelze im Eintrittsbereich des Maschinenelementes auftreffen läßt. Dieses erfindungsgemäße Vorgehen ist insbesondere mit einem sparsamen Verbrauch an Schutzgas verbunden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß zur Zuführung des Gases in den Eintrittsbereich des Maschinenelementes eine auf diesen Eintrittsbereich gerichtete Gasdüse vorgesehen ist. Diese wird in der Regel mit einer Gasquelle z.B. über einen Schlauch verbunden sein, wodurch eine einfache Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die jeweils herrschenden Verhältnisse beim

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Stranggießen möglich ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung erfolgt die Gaszuführung mittels einer das rotierende Maschinenelement umgebenden Haube, die grundsätzlich zur Steigerung der Sicherheit der Bedienungspersonen vorgesehen sein kann. Das Schutzgas wird hierbei verstärkt durch die umlaufende Scheibe mitgerissen und somit direkt zum Eintrittsbereich der Scheibe in die Schmelze geleitet.

Die Erfindung ist anhand der folgenden Beschreibung sowie der schematischen Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ebenfalls als Seitenansicht.

In den Fig. 1 und 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Nach Fig. 1 ist ein rotierendes wärmeableitendes Maschinenelement

30 mit zumindest einer peripheren Vorwölbung bzw. einem Vorsprung

31 am Umfang mit einer Oberfläche 11 einer Schmelze 10 in Berührung gebracht. Ein schmaler Rand oder eine Kante 32 der Vorwölbung gerät dabei mit der Schmelzenoberfläche 11 in Berührung. Das Maschinenelement 30 kann mit relativ hohen Drehzahlen betrieben

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werden, um in der gezeigten Weise ein fadenförmiges Erzeugnis 20 zu bilden.

über eine Gasdüse 40, die mit einer Gasquelle in Verbindung steht, wird ein Strom nichtoxidierenden Gases in den Eintrittsbereich der Kante 32 in die Schmelze 10 gerichtet. Dieser Bereich ist mit 12 bezeichnet.

Das scheibenähnliche wärmeableitende Maschinenelement nach Fig. 1 und 2 kann einen Krümmungsradius r an der Kante 32 zwischen etwa 0,0125 mm und 2,5 mm und vorzugsweise einen Radius R zwischen etwa 5 cm und 37,5 cm aufweisen. Die bevorzugte Rotationsgeschwindigkeit des Maschinenelementes 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 Maschinenelement 30 oder der Abschnitt dieses Maschinenelementes, der den Rand 32 umfaßt, leitet Wärme von Rand 32 in das Maschinenelement 30 ab, um die Verfestigung am Rand 32 einzuleiten und damit den Faden 20 auszubilden. Die Ablösung des Fadens oder Drahtes 20 von dem rotierenden Maschinenelement erfolgt im wesentlichen aufgrund der auftretenden Zentrifugalkraft sowie thermischer Spannungen zwischen dem Maschinenelement 30 und dem Faden 20.

Die Erfindung zielt auf die Verbesserung der Bildung und Ablösung des Fadens 20 vom Rand 32 des Maschinenelementes 30 ab. Diese

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Verbesserung wird durch das beschriebene Einleiten eines nichtoxidierenden Gases in den Bereich des Eintritts der Kante 32 in die Schmelze 10 erzielt.

Die Gasdüse 40 nach Fig. 1 ist zunächst so angeordnet und ausgerichtet, daß das auf die Schmelzenoberfläche 12 auftrömende Gas einzelne im Bereich 12 bzw. 51 vorhandene, an der Oberfläche 11 schwimmende Festkörper von dort weggelenkt werden, so daß sie die Fadenbildung nicht mehr beeinträchtigen können.

Das nichtoxidierende Gas kann ein Inertgas sein, wie Stickstoff oder Argon, oder es kann auch gegenüber der Schmelze reduzierend wirken. In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Gegenstand der Fig. 2 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß hier die Scheibe mit einer Schutzhaube 45 umgeben ist. Es wird nichtoxidierendes Gas über eine Leitung 42 in diese Haube eingeleitet, so daß dann ein Gasfluß in Richtung auf den Bereich 12 erzielt wird. Am Bereich 12 ist die Haube 45 so ausgebildet, daß die erwünschte örtliche Beaufschlagung des Bereiches 12 mit nichtoxidierendem Gas stattfindet. Zu diesem Zweck weist die Haube 45 eine öffnung oberhalb des Schmelzenspiegels der der Düse 40 nach Fig. 1 gleichgesetzt werden kann, auf.

Die Kante 32 des Maschinenelementes 30 besitzt während ihres Umlaufs eine verhältnismäßig lange Verweilzeit in der nichtoxidierenden Atmosphäre innerhalb der Haube 45, so daß sie bei Eintritt in die

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Oberfläche der Schmelze im wesentlichen frei von Sauerstoff ist.

Wie bereits erwähnt stellt die vorliegende Erfindung eine Weiterentwicklung des in der DT-OS 22 25 684 beschriebenen Verfahrens sowie der dort gezeigten Vorrichtung dar. Wie bei. diesem Stand der Technik wird auch die vorliegende Erfindung zur Herstellung von kontinuierlichen und diskontinuierlichen Fäden, Drähten oder Pasern verwendet und zwar aus solchen Materialien, 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 ^D 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 ihres Schmelzpunktes ähnliche Eigenschaften wie geschmolzene Metalle aufweisen.

Hinsichtlich baulicher Einzelheiten, Betriebsweisen und aller weiteren Parameter des rotierenden Maschinenelementes, der zu verarbeitenden Materialien, Faden- und Faserlängen sowie deren Durchmesser wird auf die DT-OS 22 25 684 verwiesen, die deshalb zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

{ 1. Verfahren zum Stranggießen von Fäden oder Drähten mittels mindestens eines in einem Oberflächenbereich einer Schmelze rotierenden wärmeableitenden Maschinenelementes an dessen Umfang Schmelze verfestigt wird, unter Schutzgas, dadurch gekennzeichnet, daß nichtoxidierendes Gas zum Eintrittsbereich (51) des Maschinenelementes in die Oberfläche der Schmelze (10) geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas örtlich begrenzt auf die Oberfläche (11) der Schmelze (10) im Eintrittsbereich (12) des Maschinenelementes (30) auftreffen läßt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung des Gases in den Eintrittsbereich (12) des Maschinenelementes (30) eine auf diesen gerichtete Gasdüse (40) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinenelement (30) mit einer die Gaszuführung steuernden Haube (45) versehen ist.

809884/iH??

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