DE1114987B

DE1114987B - Process for casting metal fibers and threads

Info

Publication number: DE1114987B
Application number: DEM32952A
Authority: DE
Inventors: Robert Barrett Pond
Original assignee: Marvalaud Inc
Current assignee: Marvalaud Inc
Priority date: 1956-02-16
Filing date: 1957-01-18
Publication date: 1961-10-12
Also published as: CH341133A; GB814490A; FR1168246A; NL101583C; US2879566A

Description

Die Herstellung strangförmiger Gebilde aus Metall durch Einführung geschmolzenen Metalls in ein Kühlmittel ist zum unterbrochenen Gießen von Strängen aus Stahl bekannt, und zwar der Art, daß der flüssige Stahl in ein Bad mit Kühlflüssigkeit von spezifisch höherem Gewicht, z. B. ein Bleibad, eingeführt wird und durch entsprechende Bemessung des lichten Querschnittes des Kühlbehälters eine Berührung des noch nicht genügend verfestigten Stranges mit der Gießform vermieden wird.The production of rope-like structures made of metal by introducing molten metal into a coolant is for intermittent pouring of Known strands of steel, namely the type that the liquid steel in a bath with cooling liquid of specifically higher weight, e.g. B. a lead bath, is introduced and by appropriate dimensioning of the clear cross-section of the cooling container a contact with the not yet sufficiently solidified strand is avoided with the mold.

Nach einem anderen bekannten Verfahren läßt man fortlaufend einen Strahl geschmolzenen Metalls in einen Kühlmittelstrom ausgeschmolzenen Bleis einfallen, der das geschmolzene Metall in Form des daraus gebildeten Fadens mitnimmt. According to another known method, a stream is continuously allowed to melt Metal falling into a coolant stream of molten lead, which the molten metal in the form of the thread formed from it.

Bei diesen bekannten Verfahren ist ein Überzug auf den sich bildenden Strängen oder Fäden durch die kühlende Schmelzflüssigkeit, wie Blei, praktisch unvermeidbar, und es bedarf besonderer Vorkehrungen, um die gebildeten Fäden abzunehmen. Auch bei der Einbringung des Strahles durch Einfallenlassen in einen Kühlstrom läßt sich nicht erreichen, daß das strömende Kühlmittel auf die Fadenbildung des eingeführten Materials Einfluß nehmen kann, da dieses bereits vorher erstarrt ist.In these known methods, a coating on the strands or threads that are formed is through the cooling liquid, such as lead, is practically unavoidable, and special precautions are required, to remove the threads formed. Even with the introduction of the beam by letting it fall in a cooling stream cannot be achieved that the flowing coolant on the thread formation of the imported Material can influence, as this has already solidified beforehand.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, dem zugeführten fadenbildenden Metall durch Einfluß des Kühlmittels einen Weg aufzuzwingen, bevor es erstarrt, um dadurch den Fadenquerschnitt zu beeinflussen.The present invention is based on the object of the supplied thread-forming Forcing a path on metal by the influence of the coolant before it solidifies, thereby causing the To influence thread cross-section.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zu diesem Zweck der fortlaufende Strahl geschmolzenen Metalls in einen frei austretenden Gasstrom mit einer Geschwindigkeit des Strahles von vorzugsweise 3 bis 30 m/Sek. ausgestoßen unter einem Winkel, bei dem der Metallstrom im schmelzflüssigen Zustand nicht tiefer in den Gasstrom eintritt als etwa ein Viertel des Gasstromdurchmessers und dem Gasstrom eine Geschwindigkeit von vorzugsweise mindestens 26 m/Sek. erteilt wird.According to the present invention, the continuous stream of molten metal is used for this purpose in a freely exiting gas stream with a jet velocity of preferably 3 to 30 m / sec. ejected at an angle at which the metal stream in the molten state does not enters the gas flow deeper than about a quarter of the gas flow diameter and the gas flow one velocity of preferably at least 26 m / sec. is granted.

Bekanntlich wirkt ein freier, nicht eingeschlossener Gasstrom wie ein fester Körper und, wie sich gezeigt hat, ist ein freier nicht eingeschlossener Gasstrom hoher Geschwindigkeit in der Lage, einen unterbrochenen Strahl aus geschmolzenem Metall so lange zu tragen, bis das Metall erstarrt ist. Hat danach der Gasstrom eine entsprechende Geschwindigkeit, die in einem bestimmten Verhältnis zur Geschwindigkeit des Metallstrahles steht, so übt er auf den Schmelzstrahl eine mechanische Wirkung während dieser Verfestigungsdauer aus, und es gelingt, damit den Verfahren zum Gießen von Metallfasern und -fädenIt is well known that a free, non-enclosed gas flow acts like a solid body and, as has been shown has, a free, non-trapped, high-velocity gas flow is capable of interrupting an Carrying a stream of molten metal until the metal has solidified. Then did the Gas flow has a corresponding speed that is in a certain proportion to the speed of the metal jet, it exerts a mechanical effect on the melt jet during this Solidification time from, and it succeeds in the process of casting metal fibers and threads

Anmelder:Applicant:

Marvalaud Incorporated,
Westminster, Md. (V. St. A.)Marvalaud Incorporated,
Westminster, Md. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Amthor, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Eysseneckstr. 36Representative: Dipl.-Ing. R. Amthor, patent attorney,
Frankfurt / M., Eysseneckstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Februar 1956 (Nr. 565 813)Claimed priority:
V. St. v. America, February 16, 1956 (No. 565 813)

Robert Barrett Pond, Westminster, Md. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt wordenRobert Barrett Pond, Westminster, Md. (V. St. Α.) Has been named as the inventor

Querschnitt des sich bildenden Fadens entsprechend zu beeinflussen.To influence the cross-section of the thread being formed accordingly.

Das Verfahren hat dabei den Vorteil, daß der sich bildende Faden nicht in unerwünschter Weise durch das Gas, welches auch Luft sein kann, beeinflußt wird, wie diese beispielsweise bei Kühlmitteln nach dem eingangs erwähnten Verfahren der Fall ist. Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen, die schematisch eine Anordnung zeigt, mit deren Hlfe das Verfahren durchgeführt wird.The method has the advantage that the thread that is formed does not pass through in an undesirable manner the gas, which can also be air, is influenced, as is the case with coolants, for example the procedure mentioned at the beginning is the case. For a more detailed explanation, reference is made to the drawing, which schematically shows an arrangement with the aid of which the method is carried out.

In dieser Zeichnung ist der frei strömende Gasstrahl, z. B. Luft, mit 1 bezeichnet, und zwar tritt er durch eine scharfe begrenzte Öffnung 2 aus einem Rohr aus, durch welches das Gas von einem Gebläse zugeführt wird. Von der Austrittsgeschwindigkeit von z.. B. 26 m/Sek. hängt es mehr oder weniger ab, welche Form die Metallfasern oder -fäden erhalten, vor allem aber in welchem Grade der Querschnitt beeinflußt, d. h. während des gemeinsamen Weges von Gasstrom und Metallstrahl ausgedünnt wird.In this drawing, the free flowing gas jet, e.g. B. Air, denoted by 1, namely he occurs through a sharp delimited opening 2 from a pipe, through which the gas from a fan is fed. From the exit speed of, for example, 26 m / sec. it depends more or less what shape the metal fibers or threads get, but above all to what degree the cross-section influenced, d. H. is thinned out during the common path of gas flow and metal jet.

Der unterbrochene Metallstrahl kann auf verschiedene Weise erzeugt werden, z. B. durch Auspressen aus einem Rohr 3, dessen Mundstück in der Nachbarschaft der Gasaustrittsdüse liegt und wobei das Mundstück 4 je nach der Stärke des Metallstrahles gewählt wird. Das Rohr 3 ist mit einem Vorratsbehälter 5 für die Schmelze verbunden, der über ein Ventil 6 in geregelter Menge das Rohr 3 versorgt.The interrupted metal beam can be generated in a number of ways, e.g. B. by pressing out of a pipe 3, the mouthpiece of which is in the vicinity of the gas outlet nozzle and wherein the mouthpiece 4 is selected depending on the strength of the metal beam. The pipe 3 is connected to a storage container 5 for the melt, which supplies the pipe 3 in a controlled amount via a valve 6.

Um dem Metallstrahl den gewünschten Druck zu geben, so daß der in ununterbrochenem Strom 8 ausgestoßen wird, kann man nach der Darstellung dasIn order to give the metal jet the desired pressure, so that it is ejected in uninterrupted stream 8 one can after the representation that

109 708/360109 708/360

Rohr 3 über eine Leitung 7 mit einem Druckgasbehälter verbinden. Die Geschwindigkeit des Metallstrahles von etwa 3 bis 30 m/Sek. richtet sich nach der Art und Temperatur des geschmolzenen Metalls und auch nach der Form und Art des gewünschten Erzeugnisses.Connect pipe 3 via a line 7 to a pressurized gas container. The speed of the metal beam from about 3 to 30 m / sec. depends on the type and temperature of the molten metal and also according to the shape and type of the desired product.

Der genaue Berührungswinkel zwischen Schmelzstrahl und dem Gasstrom ist nicht entscheidend, doch wählt man vorzugsweise einen spitzen Winkel zwischen Metallstrahl und der Achse des Gasstromes. Der Winkel soll aber jedenfalls so gewählt werden, daß der Metallstrahl im schmelzflüssigen Zustand nicht tiefer in den Gasstrom eintritt als etwa ein Viertel des Durchmessers des Gasstromes.The exact contact angle between the melt jet and the gas stream is not critical, however one preferably chooses an acute angle between the metal beam and the axis of the gas flow. In any case, the angle should be chosen so that the metal beam is in the molten state does not enter the gas flow deeper than about a quarter of the diameter of the gas flow.

Ist die Geschwindigkeit des Luftstromes und die Austrittsgeschwindigkeit des Metallstrahles etwa gleich, z. B. jeweils 30 m/Sek., dann trägt der Gasstrom das geschmolzene Metall während seiner Erstarrungsspanne und führt dann das erstarrte Metall 9 nur noch über eine kurze Strecke, bis die auf das Metall wirkende Schwerkraft überwiegt und der Faden 9 absinkt. Die umgebende Gasströmung wirkt auf den absinkenden Faden noch ein und bewirkt, daß die sich bildenden Fäden praktisch rund anfallen.Is the speed of the air flow and the exit speed of the metal jet about same, z. B. 30 m / sec., Then the gas flow carries the molten metal during its solidification period and then only guides the solidified metal 9 over a short distance until it reaches the Metal acting gravity predominates and the thread 9 sinks. The surrounding gas flow acts on the sinking thread and causes the threads that are formed to be practically round.

Obwohl bei dem vorliegenden Verfahren ein Strahl geschmolzenen Metalls auf einen frei strömenden Gasstrom von hoher Geschwindigkeit trifft, findet kein Zerstäuben des Strahles statt. In manchen Fällen scheint das Metall auf dem Gasstrom getragen zu werden, in anderen Fällen dringt es gerade in die obere Schicht des Gasstromes ein, jedoch nicht tiefer als etwa ein Viertel des Durchmessers des Gasstromes.Although in the present method a jet of molten metal on a free flowing one If the gas flow hits a high velocity, there is no atomization of the jet. In some cases the metal seems to be carried on the gas stream, in other cases it just penetrates into the upper layer of the gas flow, but not deeper than about a quarter of the diameter of the gas flow.

Durch Senken der Ausstoßgeschwindigkeit des Schmelzstrahles bzw. des Steigerns der Geschwindigkeit des Gasstromes kann der ersparte und absinkende Teil des Fadens einen regelbaren Zug auf den Schmelzstrahl ausüben, wodurch eine Bemessung des Fadenquerschnittes auf den Wegabschnitt bis zur Erstarrung möglich ist. Man kann deshalb Fäden herstellen, deren Durchmesser mehr oder weniger geringer ist als der lichte Querschnitt der Ausstoßdüse bzw. des Schmelzstrahles und durch eine entsprechende Erhöhung von Gasgeschwindigkeit bzw. Senkung der Ausstoßgeschwindigkeit des Metallstrahles sogar die Länge der sich bildenden Fäden beeinflüssen. By lowering the ejection speed of the melt jet or increasing the speed of the gas flow, the saved and sinking part of the thread can have an adjustable pull on the Exercise melt jet, whereby a dimensioning of the thread cross-section on the path section until solidification is possible. You can therefore produce threads whose diameter is more or less smaller is than the clear cross section of the discharge nozzle or the melt jet and through a corresponding Increase in gas speed or decrease in the ejection speed of the metal jet even affect the length of the filaments that form.

Da die Ausstoßgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Luftausstrahles so zu steuern sind, daß der Metallstrahl vor seiner Erstarrung nicht zu tief in den Gasstrom eintritt, muß bei höherer Dichte des Metalls auch die Geschwindigkeit des Gasstromes gesteigert werden.Since the ejection speed and the speed of the air jet are to be controlled so that the metal beam does not enter the gas flow too deeply before it solidifies, but with a higher density of the Metal also the speed of the gas flow can be increased.

Wie oben gesagt wurde, ist der Ausstoßwinkel des Metallstrahles zur Richtung des Gasstromes nicht kritisch; einwandfreie Fäden wurden z. B. bei in einem Winkel von 90° erhalten. Wird aber der Winkel größer, so schlägt der Metallstrahl unmittelbar am Gasstrom eine gekrümmte Bahn ein, wenn er mit diesem in Berührung kommt und dessen Oberfläche gerade durchbricht. In der Regel wird der Metallstrahl und der Faden auf oder in dem oberen Teil des Luftstrahles auf eine Strecke von nicht mehr als etwa 7,5 cm mitgeführt, ehe der Faden aus der Geraden abbiegt.As stated above, the ejection angle of the metal jet to the direction of the gas flow is not critical; flawless threads were z. B. obtained at an angle of 90 °. But the angle will larger, the metal jet follows a curved path directly at the gas flow when it is with it comes into contact with it and its surface is just breaking through. Usually the metal beam and the thread on or in the upper part of the air jet for a distance of no more than about 7.5 cm before the thread turns off the straight line.

Man kann gemäß der Erfindung Fäden oder Fasern von etwa kreisförmigem Querschnitt aus solchen leicht flüssigen Metallen erhalten, die schmelzflüssig an der Luft nicht leicht oxydieren, z. B. einwandfreie Fäden und Fasern aus Zinn, Blei, Zink u. a., durch Ausstoß bei Temperaturen von 1 bis 50° C über den betreffenden Schmelzpunkten und bei Drücken, bei denen das Metall fortlaufend mit einer Geschwindigkeit von etwa 15 bis etwa 30 m/Sek. in einen Gasstrom gelangt, der seinerseits am Ausstoßpunkt der Düse eine Geschwindigkeit zwischen etwa 26 und 30 m/Sek. hat. Außer der in der Zeichnung dargestellten Zuführung des Metallstrahles von oben zum Gasstrom erhält man im wesentlichen die gleichen Ergebnisse durch Ausstoßen in eine andere Richtung, z. B. in waagerechter Richtung zum Gasstrom zu oder sogar senkrecht von unten her.According to the invention, threads or fibers of approximately circular cross-section can be made from them easily liquid metals obtained that do not easily oxidize when molten in air, e.g. B. flawless Threads and fibers made of tin, lead, zinc, etc., by ejection at temperatures of 1 to 50 ° C above the relevant melting points and at pressures at which the metal is continuously moving at a rate from about 15 to about 30 m / sec. enters a gas stream, which in turn at the discharge point of the Nozzle at a speed between approximately 26 and 30 m / sec. Has. Except for the one shown in the drawing Feeding the metal beam from above to the gas stream is essentially the same Results by ejecting in a different direction, e.g. B. in the horizontal direction to the gas flow or even vertically from below.

Da das Metall beim Erstarren entweder auf der Oberfläche oder dicht unterhalb der Oberfläche des Gasstromes getragen wird, kann man auch mehrere Ausstoßkammern in Winkelstellung rund um die Gasdüse 2 anordnen. Jeder der Metallstrahlen behält dabei in geschmolzenem Zustand und unmittelbar nach dem Erstarren seine jeweilige Lage in oder auf dem Luftstrahl bei und kommt nicht eher mit anderen Strahlen geschmolzenen Metalls oder erstarrten Fäden in Berührung, als bis die Fäden aus dem Luftstrahl austreten und so weit abgekühlt sind, daß die gebildeten Metallfäden nicht mehr aneinanderschweißen. As the metal solidifies either on the surface or just below the surface of the Gas flow is carried, you can also have several ejection chambers in an angular position around the Arrange gas nozzle 2. Each of the metal beams keeps in a molten state and immediately after solidification, its respective position in or on the air jet and does not come sooner with others Blasts of molten metal or solidified filaments in contact, as up the filaments from the air jet emerge and have cooled down to such an extent that the metal threads formed no longer weld together.

Vorstehend genannte Metalle, wie Zinn, Blei und Zink, sind nur Beispiele; das Verfahren ist demgemäß auch auf andere mehr oder weniger leicht schmelzende Metalle anwendbar, z. B. auch auf Eisen und Metalle der Eisengruppe, Kupfer oder auf Aluminium, Cadmium, Wismut, Indium, Magnesium und deren Legierungen sowie andere Metalle aus Legierungen, insbesondere solche, die in geschmolzenem Zustand nicht leicht oxydieren.The aforementioned metals such as tin, lead and zinc are only examples; the procedure is accordingly also applicable to other more or less easily melting metals, e.g. B. also on iron and Metals of the iron group, copper or on aluminum, cadmium, bismuth, indium, magnesium and their alloys as well as other metals made of alloys, especially those that are in molten Do not oxidize easily.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A method for casting metal fibers and filaments using a flowing coolant for the molten metal fed in a jet, characterized in that the continuous jet of molten metal at a speed of preferably 3 to 30 m / sec. is ejected into a freely exiting gas stream, the speed of which is preferably at least 26 m / sec. and enters the gas flow at such an angle that the metal flow in the molten state does not penetrate deeper than about a quarter of the gas flow diameter into it.

2. The method according to claim 1, characterized in that the jet of molten metal with the gas jet at an angle of not more than 90 °, preferably at an acute angle Angle to the direction of flow of the gas is brought into contact.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the beam is melted Metal is carried with the gas stream until the molten metal has solidified.

Considered publications:
French Patent No. 878 023/52 095;
Swiss patent specification No. 231742.

1 sheet of drawings