Gebiet der Technik
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Metallstranggießen in Gießformen mit beweglichen Wänden, z.B. in Formen, die als Platten, Trommeln, Scheiben oder Bänder ausgeführt sind, zur Herstellung von Erzeugnissen mit unbegrenzter Länge und betrifft Verfahren zur Herstellung von Metallfäden und Vorrichtungen zu deren Durchführung.
[0002] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung stellt ein Metallfaden einen dünnen Körper dar, dessen Querschnittsmaße wesentlich geringer als seine Länge ist.
[0003] Ausgehend von dieser Bestimmung können als Fäden solche Körper wie Bänder, Streifen, Bleche und Draht mit unveränderlichem und veränderlichem Querschnitt bezeichnet werden.
Zugrundeliegender Stand der Technik
[0004] Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallfäden bekannt (US, A, 4 154 283), das in der kontinuierlichen Zuführung einer Metallschmelze, aus der der Metallfaden geformt wird, auf eine sich ununterbrochen bewegende Kühlfläche, dem Abnehmen des Metallfadens von dieser Kühlfläche und der anschließenden Aufnahme des fertigen Metallfadens besteht.
[0005] Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Metallfäden mit glatten Rändern und einer vorgegebenen Struktur, z.B. mit einer amorphen Struktur. In dem bekannten Verfahren wird die Metallschmelze in einem ununterbrochenen Strom runden oder rechteckigen Querschnitts mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit auf die sich bewegende Kühlfläche gebracht. Beim Auftreffen des Schmelzstroms auf die Kühlfläche fließt die Schmelze wie eine Pfütze auseinander, deren Breite größer ist als der Querschnittsdurchmesser des zugeführten Schmelzstroms bzw. dessen Breite bei rechteckigem Querschnitt des Schmelzstroms.
[0006] Es ist bekannt, daß die Schmelzpfütze während der Zeitperiode, wenn die Kühlfläche an der Kontaktfläche mit der Pfütze deren untere Schicht abkühlt und diese als ununterbrochenen, fertig geformten Metallfaden wegführt, ihre Stabilität aufrechterhält. Die Pfütze behält ihre Form durch die hohe Oberflächenspannung der flüssigen Metallschmelze. Praktisch steigt die Pfütze am Schmelzstrom so lange nach oben, bis sie einen stabilen Zustand erreicht.
[0007] Es ist auch bekannt, daß die Dicke des entstehenden Fadens direkt proportional zur Länge der Schmelzpfütze auf der Kühlfläche und umgekehrt proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit dieser Fläche ist. Die Breite des Metallfadens gleicht der Breite der Schmelzpfütze, weshalb Metallfäden nur mit rechteckigem Querschnitt und nicht mit quadratischem Querschnitt hergestellt werden können.
[0008] Das Verfahren wird im Vakuum durchgeführt.
[0009] Es ist bekannt, daß, wenn kein Vakuum besteht, unter Einwirkung von Reibungskräften zwischen der Kühlfläche und den umgebenden Gasmolekülen eine dünne Gasschicht entsteht, die als Grenzgasschicht bezeichnet wird, in der die Gasmoleküle sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Kühlfläche bewegen. Die Natur dieser Gasschicht und ihre Wechselwirkung mit der Schmelzpfütze, aus der ununterbrochen ein Metallfaden gezogen und geformt wird, verursachen die Entstehung von Unebenheiten an der Rändern des Metallfadens. Nur eine sehr dünne, unmittelbar an der Kühlfläche anliegende Gasschicht beeinflußt die Stabilität der Breite der Pfütze. Ein Metallfaden, z.B., in Form eines Bandes mit glatten Rändern, entsteht bei einer Reynolds-Zahl der Grenzgasschicht, die kleiner ist als ein bestimmter kritischer Wert. Die in der Umgebung der Schmelzpfütze bei einer über dem kritischen Wert liegenden Reynolds-Zahl entstehende Turbulenz des Gases führt zur Entstehung eines Bandes mit unebenen Rändern.
[0010] Die Anwendung von Vakuum verhindert die Entstehung der Grenzgasschicht und die Bildung von unebenen Rändern des Bandes. Die Herstellung von Metallfäden im Vakuum erlaubt nicht, die Dauer des Kontakts des Fadens mit der Kühlfläche durch Andrücken des Fadens an die Kühlfläche mit Hilfe eines Kühlenden Gasstroms zu erhöhen und er fordert eine verhältnismäßig komplizierte Apparatur im Vergleich zur Herstellung von Fäden bei gewöhnlichem Luftdruck.
[0011] Zu den Nachteilen des Verfahrens gehört auch der Umstand, daß es nicht möglich ist, Metallfäden mit, z.B., allmählich sich über ihre Länge vermindernder Breite bei unveränderlicher Dicke der Fäden herzustellen. Wie bereits erwähnt, wird die Breite des entstehenden Fadens durch die Breite der Schmelzpfütze bestimmt. Die Breite der Pfütze hängt hauptsächlich von den Querschnittsmaßen, z.B. des Durchmessers, des zugeführten Schmelzstroms und seiner Geschwindigkeit ab. Der Querschnitt des zugeführten Schmelzstroms während der Formierung des Metallfadens ist im bekannten Verfahren aber unveränderlich auf Grund der konstruktiven Besonderheiten der Vorrichtung zu dessen Durchführung, weshalb keine Metallfäden hergestellt werden können, deren Breite kleiner als der Querschnittsdurchmesser des Stroms der zugeführten Metallschmelze ist.
[0012] Das bekannte Verfahren wird mit Hilfe einer Vorrichtung durchgeführt (US, A, 4 154 283), die eine Einrichtung zum Formen eines Metallfadens aus der Metallschmelze, die eine geschlossene Kühlfläche hat und mit einem Antrieb zur Bewegung dieser Fläche in Wechselwirkung steht, einen Speiser zur Zuführung der Metallschmelze auf die geschlossene Kühlfläche und eine Einrichtung zur Aufnahme des von dieser Kühlfläche kommenden Metallfadens enthält. Diese Vorrichtung befindet sich in einer Vakuumkammer.
[0013] Die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens stellt eine hohle, wassergekühlte Trommel dar, die drehbar auf einer Achse installiert ist, die mit einem allgemein bekannten Antrieb zur Drehbewegung verbunden ist. Die äußere Mantelfläche der Trommel bildet die Hauptkühfläche.
[0014] Der Speiser zur Zuführung der Schmelze auf die Mantelfläche der Trommel ist in Form eines in einem beheizbaren Gehäuse untergebrachten Tiegels ausgebildet. Im Bo den des Tiegels befindet sich eine Düse, deren Austrittsöffnung, z.B., einen runden Querschnitt hat.
[0015] Mit Hilfe der bekannten Vorrichtung kann man jedoch keinen Faden herstellen, dessen Breite kleiner ist als der Durchmesser der Austrittsöffnung der Düse des Speisers. Das ist dadurch begründet, daß die Schmelze, die aus der Düse des Speisers als Strom austritt, dessen Querschnittsdurchmesser dem Durchmesser der Austrittsöffnung der Düse des Speisers gleicht, beim Auftreffen auf die sich bewegende Kühlfläche der Trommel auf der Kühlfläche als Pfütze auseinanderfließt, deren Breite größer als der Durchmesser der Austrittsöffnung ist. Die Breite des Fadens aber wird durch die Breite der Schmelzpfütze auf der Oberfläche der Trommel bestimmt.
[0016] Auf diese Weise kann man mit Hilfe dieser Vorrichtung einen Faden mit rechteckigem Querschnitt herstellen, dessen Breite durch die Breite der Schmelzpfütze und dessen Dicke durch die Bewegungsgeschwindigkeit der Mantelfläche der Trommel bestimmt wird.
[0017] Die Breite des Fadens kann durch Verkleinerung des Durchmessers der Austrittsöffnung der Düse des Speisers verringert werden. Dadurch kann man der Querschnittsdurchmesser des aus dem Speiser austretenden Schmelzstroms und folglich auch dementsprechend die Breite der Pfütze und des aus der Pfütze sich formenden Metallfadens verringern.
[0018] Bei Verwendung von Düsen des Speisers mit kleinen Durchmessern der Austrittsöffnung, z.B. von Kapillardüsen, steigt der Ausflußwiderstand der Schmelze durch die Düse infolge einer hohen Viskosität der Schmelze. Zur Uberwindung des Ausflußwiderstands der Schmelze durch Kapillardüsen muß im Tiegel ein erheblicher Überdruck des ausstoßenden Gases erzeugt und die Schmelze wesentlich über ihre Schmelztemperatur hinaus zur Senkung der Viskosität der Schmelze überhitzt werden. Bei Erhöhung der Temperatur der Schmelze sinkt ihre Viskosität jedoch nur unerheblich, während die Erhöhung des Drucks des aus stoßenden Gases durch die Festigkeitswerte des Materials, aus dem die Tiegel bestehen, begrenzt ist, was besonders beim Schmelzen von Metallen mit hoher Schmelztemperatur von etwa 1800 K und darüber beachtet werden muß.
[0019] Aus diesen Gründen ist es in der Praxis überaus schwierig, mit Hilfe dieser Vorrichtung einen Metallfaden auf der Basis von Eisen mit einer Breite von weniger als 100 µm herzustellen. Außerdem nimmt die Wahrscheinlichkeit eines Verstopfens der Kapillardüse des Speisers durch in der Schmelze befindliche, feste Einschlüsse zu, die in die Schmelze durch Oxydation der Schmelze im Tiegel oder durch Eindringen von Fremdkörpern gelangen.
[0020] Mit Hilfe der Vorrichtung kann man nur Metallfäden mit rechteckigem Querschnitt infolge des Auseinanderfließens der Schmelze auf der Oberfläche der Trommel in Form einer Pfütze beim Auftreffen der Schmelze auf die Kühlfläche und nicht mit quadratischem Querschnitt herstellen.
[0021] Außerdem kann man auf der Vorrichtung die Breite des entstehenden Metallfadens bei unveränderlicher Dicke des Fadens nicht allmählich verringern, da die Breite des Fadens vom Durchmesser der Austrittsöffnung der Düse abhängt und in der bekannten Vorrichtung eine Änderung der Abmessungen der Austrittsöffnung der Düse während der Zuführung der Schmelze nicht vorgesehen ist.
[0022] Folglich kann man mit dieser Vorrichtung keine keilförmigen Fäden herstellen, d.h. Fäden, deren Breite sich über die Länge allmählich verringert.
[0023] Aus dem gleichen Grund kann man mit dieser Vorrichtung keine Metallfäden mit verschiedenen Typenmaßen der Breite herstellen, die kleiner als die Breite der Austrittsöffnung der Düse sind, weshalb keine Vereinheitlichung der Speiser mit konstanter Austrittsöffnung der Düse erzielt werden kann. Wenn Fäden mit geringerer Breite hergestellt werden müssen, muß der Speiser gegen einen anderen mit kleineren Abmessungen der Austrittsöffnung der Düse ausgewechselt werden.
[0024] Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallfäden bekannt (US, A, 3 881 540), das in der kontinuierlichen Zuführung einer Metallschmelze, aus der der Metallfaden geformt wird, auf eine sich ununterbrochenen bewegende Kühlfläche, dem Abnehmen des Metallfadens von dieser Kühlfläche und der anschließenden Aufnahme des fertigen Metallfadens besteht.
[0025] In diesem Verfahren wird der Metallfaden bei Einwirkung von Fliehkräften auf die Schmelze geformt, die die Schmelze an die sich bewegende Kühlfläche andrücken. Die andrückenden Fliehkräfte bewirken, daß der Stoff, aus dem die Fäden bestehen, eine amorphe Struktur infolge eines verbesserten Wärmekontakts zwischen der Schmelze und der Kühlfläche erhält, was unmittelbar mit einer erhöhten Kühlgeschwindigkeit der Schmelze in Zusammenhang steht.
[0026] Nach diesem Verfahren kann man Metallfäden mit konstanter Breite und rechteckigem Querschnitt bei strenger Einhaltung der Konstanz der Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche, ihrer Temperatur, der Temperatur der zugeführten Schmelze, der Zufuhrgeschwindigkeit der Schmelze und einiger anderer, dem Fachmann bekannter Kennwerte des Prozesses herstellen. Bei Änderung auch nur eines Kennwerts, z.B. der Geschwindigkeit der Zufuhr der Schmelze auf die Kühlfläche, ändert sich die Form der Schmelzpfütze, z.B. ihre Breite, was zu einer entsprechenden Änderung der Breite des entstehenden Fadens führt.
[0027] Das Verfahren ermöglicht nicht bei konstanten Abmessungen des Querschnitts des zugeführten Schmelzstroms die Herstellung von Metallfäden mit quadratischem Querschnitt, mit über die Länge allmählich sich verringernder Breite und mit unterschiedlichen Typenmaßen der Breite mit glatten Rändern aus den gleichen Gründen, die bei der Untersuchung des obenbeschriebenen Verfahrens genannt worden sind.
[0028] Das Verfahren wird in einer Vorrichtung realisiert (US, A, 3 881 540), die eine Einrichtung zum Formen eines Metallfadens aus der Metallschmelze, die eine geschlossene Kühlfläche hat und mit einem Antrieb zur Bewegung die ser Fläche in Wechselwirking steht, einen Speiser zur Zuführung der Metallschmelze auf die geschlossene Kühlfläche und eine Einrichtung zur Aufnahme des von dieser Kühlfläche kommenden Metallfadens enthält.
[0029] Die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens stellt einen wassergekühlten Ring aus einem hochwärmeleitfähigen Stoff dar, der drehbar angebracht und mit einem Antrieb zur Drehbewegung verbunden ist. Der Ring kann auf beiden Seiten offen sein oder nur auf einer Seite je nach dem Typ des Antriebs zur Drehbewegung.
[0030] Die innere Mantelfläche des Rings ist relativ zur Drehachse des Rings geneigt und stellt die Kühlfläche dar.
[0031] Der Speiser für die Zuführung der Metallschmelze auf die innere Mantelfläche des Rings stellt einen Tiegel mit einer Induktions- oder Widerstandswicklung zum Erhitzen und Konstanthalten der vorgegebenen Temperatur der Metallschmelze dar. Im Boden des Tiegels befindet sich eine Düse, deren Austrittsöffnung, z.B., einen runden Querschnitt hat.
[0032] Die Vorrichtung ermöglicht die Herstellung hochwertiger Metallfäden mit einer vorgegebenen Struktur, z.B. mit einer amorphen Struktur, infolge eines besseren Wärmekontakts der Schmelze mit der inneren Mantelfläche des Rings, der durch die Einwirkung der andrückenden Fliehkräfte auf die Schmelze erzielt wird. Auf der Vorrichtung kann man außerdem Fäden mit über ihre Länge konstanter Breite herstellen.
[0033] Zur Gewährleistung einer konstanten Breite der entstehenden Fäden müssen die Hauptkennwerte des Prozesses, wie, z.B., die Geschwindigkeit der Zuführung der Schmelze auf die Kühlfläche, die Temperatur der Schmelze, die Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche und einige andere konstant gehalten werden.
[0034] Die bekannte Vorrichtung besitzt die gleichen Nachteile wie die vorher beschriebene Vorrichtung, und zwar kann man mit ihrer Hilfe keine Fäden mit quadratischem Querschnitt oder mit allmählich sich verringernder Brei te ohne entsprechende Verkleinerung der Abmessungen der Austrittsöffnung der Düse des Speisers herstellen.
[0035] Die Schwierigkeit der Herstellung von Fäden mit quadratischem Querschnitt wird noch dadurch verstärkt, daß unter Einwirkung der andrückenden Fliehkräfte die Schmelze beim Auftreffen auf die Kühlfläche effektiver auseinanderfließt als bei der Zuführung der Schmelze auf die äußere Mantelfläche einer Trommel, so wie das in der bereits oben beschriebenen Vorrichtung dargestellt ist, wo die Fliehkräfte bestrebt sind, die Schmelze von der Kühlfläche abzuwerfen.
[0036] Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallfäden bekannt (FR, A, 2 368 324), das in der kontinuierlichen Zuführung einer Metallschmelze, aus der der Metallfaden geformt wird, auf eine sich ununterbrochen bewegende Kühlfläche, dem Abnehmen des Metallfadens von dieser Kühlfläche und der anschließenden Aufnahme des fertigen Metallfadens besteht.
[0037] Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Metallfäden in form von Bändern mit konstanter Breite, vorgegebener Struktur und glatten Rändern.
[0038] Zur Herstellung von Fäden mit konstanter Breite müssen jedoch die Hauptkennwerte des Prozesses konstant gehalten werden, und zwar die Breite des zugeführten Schmelzstroms, die Zuführungsgeschwindigkeit der Schmelze auf die Kühlfläche, die Temperatur der Schmelze, die Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche, die Temperatur der Kühlfläche und andere, dem Fachmann bekannte Kennwerte, wobei bestimmte Schwierigkeiten entstehen.
[0039] Das bekannte Verfahren besitzt auch noch andere Nachteile, die bei der Untersuchung der oben erwähnten Verfahren beschrieben worden sind. So kann man nach diesem Verfahren keine Fäden mit quadratischem Querschnitt bei konstanten Querschnittsmaßen des zugeführten Schmelzstroms oder Fäden, deren Breite sich über die Länge allmählich verringert bei gleichbleibender Dicke des Fadens, und ebenfalls Fäden mit verschiedenen Typenmaßen der Breite und glatten Rändern herstellen.
[0040] Dieses Verfahren wird in einer Vorrichtung zur Herstellung von Metallfäden realisiert (FR, A, 2 368 324).
[0041] Die Vorrichtung enthält eine Einrichtung zum Formen eines Metallfadens aus der Metallschmelze, die eine geschlossene Kühlfläche hat und mit einem Antrieb zur Bewegung dieser geschlossenen Kühlfläche in Wechselwirkung steht, einen Speiser zur Zuführung der Metallschmelze auf die geschlossene Kühlfläche und eine Einrichtung zur Aufnahme des von dieser Kühlfläche kommenden Metallfadens.
[0042] Die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens kann in Form einer drehbar aufgestellten, mit einem Antrieb zur Drehbewegung verbundenen, wassergekühlten Trommel ausgebildet werden, deren äußere Mantelfläche eine geschlossene Kühlfläche darstellt.
[0043] Die Vorrichtung sieht auch die Ausführung der Einrichtung zum Formen eines Metallfadens als ein unendliches Metallband vor, das wenigstens auf zwei Walzen beweglich gelagert ist und dessen nach außen gerichtete Fläche eine geschlossene Kühlfläche darstellt. Das unendliche Band wird durch Beblasen mit einem Kühlgas gekühlt.
[0044] Der Speiser für die Zuführung der Schmelze ist in Form eines Tiegels mit einem Induktions- oder Widerstandsheizelement zur Konstanthaltung der vorgegebenen Temperatur der Metallschmelze ausgebildet und über der Kühlfläche angebracht. Am Boden des Tiegels ist eine Düse mit einer schlitzförmigen Präzisionsöffnung angebracht, deren Breite der Breite des entstehenden Fadens entspricht. Die Einrichtung zur Aufnahme des Metallfadens ist in Form einer drehbar gelagerten, mit einem Greifer versehenen Spule ausgebildet.
[0045] Die Vorrichtung ermöglicht die Herstellung von Metallfäden in Form eines Bands mit unveränderlicher Breite, glatten Rändern und vorgegebener amorpher oder feinkristalliner Struktur. Dabei ist es wichtig, das Band nicht nur mit einer konstanten Breite, sondern mit einer genau vorgegebenen Breite zu erhalten, damit das Längsschnei den des Bands auf die geforderte Breite entfällt.
[0046] Zu diesem Zweck verwendet man im Speiser eine Düse mit einer schlitzartigen Präzisionsöffnung. Die schlitzartige Öffnung der Düse hat einen rechteckigen Querschnitt, dessen lange Seite die Breite der schlitzförmigen Öffnung darstellt, die hauptsächlich die Breite des entstehenden Bandes bestimmt.
[0047] Bei der Bestimmung der Breite der Austrittsöffnung der Düse bei vorgegebener Breite des entstehenden Bandes müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, z.B., der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Düse, die Ausflußgeschwindigkeit der Schmelze durch diese Öffnung, die Entfernung von der Düse bis zur Kühlfläche, die Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche und andere, dem Fachmann bekannte Faktoren, die die Erzielung der vorgegebenen Breite des Bandes beeinflussen. Es ist bekannt, daß die Ausflußgeschwindigkeit der Schmelze aus der Öffnung der Düse des Speisers bzw. die Zufuhrgeschwindigkeit der Schmelze auf die Kühlfläche und die Entfernung von der Düse des Speisers bis zur Kühlfläche erheblich die Form der beim Auftreffen der Schmelze auf die Kühlfläche entstehenden Pfütze beeinflussen, und zwar ihre Länge und Breite. Letztlich bestimmt die Breite der Schmelzpfütze die Breite des aus ihr geformten Metallfadens.
[0048] Folglich ist die Bestimmung der erforderlichen Breite der Austrittsöffnung der Düse des Speisers bei der Herstellung des Fadens mit einer vorgegebenen Breite eng mit den oben erwähnten Schwierigkeiten verbunden. Wenn man berücksichtigt, daß beim Durchströmen der Schmelze durch die Öffnung diese dabei erodiert, ist die Lebensdauer der Düse des Speisers begrenzt, da man sie zum Herstellen von Fäden mit der bisherigen, vorgegebenen Breite nicht weiter benutzen kann. Dadurch wird ein Auswechseln der Düse bzw. des gesamten Speisers, wenn er und die Düse aus einem Stück bestehen, erforderlich, was zu unproduktivem Zeit- und Materialverbrauch führt.
[0049] Zu den Nachteilen der Vorrichtung gehört auch der Umstand, daß die Abmessungen der Austrittsöffnung der Düse während der Zuführung der Schmelze nicht reguliert oder geändert werden können, z.B. die Breite der Öffnung, weshalb keine Fäden mit einem anderen vorgegebenen Typenmaß in der Breite oder Fäden mit allmählich sich über die Länge verringernder Breite, bis die Breite der Dikke des Fadens gleicht und darunter, hergestellt werden können.
[0050] Zur Herstellung von Fäden mit unterschiedlicher vorgegebener Breite muß man die Düsen des Speisers gegen Düsen mit entsprechenden Abmessungen der Austrittsöffnung auswechseln, weshalb keine Einheitsdüse des Speisers bei der Herstellung von Fäden mit unterschiedlicher Breite verwendet werden kann und zusätzlich Material und Zeit aufgewandet werden müssen, um Düsen mit entsprechenden Typenmaßen herzustellen und sie auszuwechseln.
[0051] Wenn die Vorrichtung in einem Inertgasmedium oder an der Luft bei normalem Luftdruck betrieben wird, kommt es unter bestimmten Bedingungen auf Grund des Vorhandenseins an der Kühlfläche einer Grenzgasschicht zu ausgeprägten Unebenheiten der Ränder des entstehenden Fadens, weshalb bei hohen Anforderungen an die Qualität der Ränder ein anschließendes Längsschneiden des Fadens notwendig ist, wenn die Breite des Fadens ein solches Längsschneiden nach bekannten Methoden und mit bekannten Mitteln zum Zwecke der Beseitigung der unebenen Ränder ermöglicht, oder auch der hergestellte Faden wieder eingeschmolzen werden muß, wenn seine Breite ein solches Längsschneiden nicht gestattet.
[0052] Außerdem ist die minimale Breite des entstehenden Fadens begrenzt, da die Schmelze durch Kapillaröffnungen der Düse des Speisers infolge eines hohen Ausflußwiderstands der Schmelze durch solche Düsen nicht hindurchfließt. Zur Überwindung dieses Widerstands müssen der Überdruck des austreibenden Inertgases im Innern des Speisers und die Temperatur der Schmelze zur Erhöhung ihrer Dünnflüssigkeit erhöht werden. Die Erhöhung des Drucks des austreibenden Gases und der Temperatur der Schmelze ist jedoch infolge der Verringerung der Festigkeits werte des Materials, aus dem die Tiegel bestehen, bei hohen Temperaturen, denen die Tiegel ebenfalls ausgesetzt sind begrenzt.
[0053] Bei Verwendung von Kapillardüsen in den Speisern erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines Verstopfens der Düsen durch feste Einschlüsse, z.B. durch in der Schmelze befindliche Oxidteilchen, deren Abmessungen mit den Abmessungen des Querschnitts der Austrittsöffnung der Düse des Speisers vergleichbar sind.
Offenbarung der Erfindung
[0054] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Metallfäden und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, bei denen durch dynamische Einwirkung auf die Metallschmelze beim Formen des Metallfadens und durch die konstruktive Ausführung der Einrichtung zum Formen des Metallfädens eine Verringerung der Breite des Metallfadens, und eine Stabilisierung und Regulierung der Breite des Metallfadens über seine Länge während dessen Herstellungsprozesses bei Beibehaltung eines amorphen oder feinkristallinen Zustands des Metallfadens und der technologischen Kennwerte der Zuführung der Metallschmelze auf die Kühlfläche möglich ist.
[0055] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Verfahren zur Herstellung von Metallfäden, das in der kontinuierlichen Zuführung einer Metallschmelze, aus der der Metallfaden geformt wird, auf eine sich ununterbrochen bewegende Hauptkühlfläche, dem Abnehmen des Metallfadens von dieser Hauptkühlfläche und der anschließenden Aufnahme des fertigen Hauptmetallfadens besteht, gemäß der Erfindung ein Teil der Metallschmelze auf wenigstens eine Nebenkühlfläche zugeführt wird, die an die Hauptkühlfläche anschließt und sich relativ zu dieser so bewegt, daß auf der Nebenkühlfläche ein Nebenmetallfaden geformt wird, und das Abnehmen dieses Nebenmetallfadens von der Nebenkühlfläche und dessen Aufnahme vorgenommen wird.
[0056] Es ist zweckmäßig, daß die Haupt- und die Neben kühlfläche sich in einer Richtung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen.
[0057] Es ist auch zweckmäßig, daß sich die Haupt- und die Nebenkühlfläche in entgegengesetzten Richtungen bewegen.
[0058] Bei der Zuführung der Metallschmelze auf eine sich kontinuierlich bewegende Kühlfläche entsteht darauf eine Schmelzschicht, die als Pfütze der Metallschmelze bezeichnet wird. Die Schmelzpfütze entsteht durch das Auseinanderfließen der Metallschmelze bei deren Auftreffen auf die Kühlfläche. Die Abmessungen der Schmelzpfütze, ihre Breite, Länge und Höhe hängen von vielen technologischen Kennwerten ab. Zu diesen Kennwerten gehören: die Zuführungsgeschwindigkeit der Schmelze auf die Kühlfläche, die Temperatur der zugeführten Schmelze, die Art der Zuführung der Schmelze (z.B. bei Zuführung der Metallschmelze in einem ununterbrochenen Strom hängen die Abmessungen der Pfütze von der Form und den Abmessungen des Querschnitts des zugeführten Schmelzstroms ab), die Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche, die Temperatur der Kühlfläche und andere, dem Fachmann bekannte Kennwerte. Die untere Schicht der Schmelzpfütze, d.h., die Schicht, die unmittelbar mit der Kühlfläche in Kontakt steht, kühlt sich schnell ab und wird aus der Schmelzpfütze als ununterbrochener, fertig geformter Hauptmetallfaden infolge der Bewegung der Kühlfläche entfernt. Während der Bewegung und des Abkühlens der unteren Schicht der Pfütze nimmt ihre Dicke auf der Länge der Pfütze bis zum Erreichen der Dicke des fertig geformten Metallfadens beim Austritt dieser Schicht aus der flüssigen Schmelzpfütze zu.
[0059] Die Abmessungen des fertig geformten Metallfadens, und zwar seine Breite und Dicke, werden durch die entsprechenden Abmessungen der Pfütze bestimmt. So entspricht die Breite des fertig geformten Fadens der Breite der Pfütze der Metallschmelze. Die Dicke des Fadens wird durch die Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche und die Länge der Schmelzpfütze bestimmt. Je länger die Schmelzpfütze und je kleiner die Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche ist, um so größer ist die Dicke des Fadens, und umgekehrt, je kürzer die Pfütze und je größer die Geschwindigkeit der Kühlfläche ist, um so kleiner ist die Dicke des Fadens. Augenscheinlich verringert sich die Dicke des entstehenden Metallfadens bei Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche und gleichbleibender Länge der Schmelzpfütze, was mit der Verkürzung der Aufenthaltsdauer der unteren, gekühlten Schicht der Schmelzpfütze unter dem noch nicht erstarrten oberen Teil der Pfütze in Zusammenhang steht.
[0060] Folglich ist die durch die oben genannten technologischen Kennwerte der Zuführung der Schmelze bedingte Stabilität der Form und der Abmessungen der Schmelzpfütze während des Herausziehens des fertig geformten Fadens aus ihrem unteren, erstarrten Teil die notwendige Bedingung für das Formen eines ununterbrochenen Metallfadens, z.B. mit konstanter Breite.
[0061] Die Zuführung eines Teils der Metallschmelze auf wenigstens eine Nebenkühlfläche, die an die Hauptkühlfläche anschließt, gewährleistet die Bildung einer Schmelzpfütze sowohl auf der Hauptkühlfläche als auch auf der Nebenfläche. So entsteht bei der Zuführung eines ununterbrochenen Schmelzstroms auf die Haupt- und die Nebenkühlfläche eine gemeinsame Schmelzpfütze, die aus einer Haupt- und einer Nebenpfütze der Metallschmelze besteht, die ineinander übergehen. Die Zone des Übergangs der Haupt- und der Nebenschmelzpfütze ineinander befindet sich demgemäß zwischen der Haupt- und der Nebenkühlfläche. Die Gesamtbreite der Schmelzpfützen, die auf der Haupt- und der Nebenkühlfläche entstehen, gleicht dabei der Breite einer Schmelzpfütze, wenn sie nur auf einer Hauptkühlfläche bei der gleichen Schmelzzuführung nur auf eine Hauptkühlfläche entsteht.
[0062] Die Bewegung der Nebenkühlfläche relativ zur Hauptkühlfläche bei deren Bewegung erzeugt auch eine Verschiebung der unteren, erstarrten, mit der Nebenkühlfläche in Kontakt stehenden Schicht der Schmelze der Nebenpfütze relativ zur unteren, erstarrten, mit der Hauptkühlfläche in Kontakt stehenden Schicht der Schmelze der Hauptpfütze. Bei der gegenseitigen Verschiebung (Bewegung) der Haupt- und der Nebenkühlflächen wird aus den darauf entstandenen entsprechenden Schmelzpfützen dementsprechend ein Haupt- und ein Nebenmetallfaden geformt und weggeleitet. Dabei werden der Haupt- und der Nebenmetallfaden in der Richtung und mit solcher Geschwindigkeit weggeleitet, die der Richtung und der Bewegungsgeschwindigkeit der Haupt- und der Nebenkühlfläche entsprechen.
[0063] Eine Verschiebung des auf der Nebenkühlfläche geformten Nebenmetallfadens relativ zu dem auf der Hauptkühlfläche geformten Hauptmetallfaden entsteht dadurch, daß die unteren, gekühlten Schichten der Neben- und der Hauptpfütze der Schmelze, aus denen der Neben- bzw. der Hauptmetallfaden geformt wird, mit einer bestimmten Haftkraft an der Neben- bzw. Hauptkühlfläche haften. Die Haftkräfte der unteren Neben- und Hauptschicht der Schmelze, mit denen diese Schichten an den entsprechenden Kühlflächen haften, sind dabei größer als die Kräfte der zwischenmolekularen Wechselwirking dieser noch nicht erstarrten Schichten miteinander entlang der Zone des Übergangs der Haupt- und der Nebenpfütze der Schmelze ineinander, wodurch sich der Nebenmetallfaden vom Hauptmetallfaden trennt und die Fäden unabhängig voneinander auf den entsprechenden Kühlflächen geformt werden.
[0064] Wenn dagegen keine Verschiebung der Nebenkühlfläche relativ zur Hauptkühlfläche vorliegt, wird ein Metallfaden geformt, dessen Breite der summierten Breite der Haupt- und der Nebenpfütze der Schmelze gleicht.
[0065] Nach dem Formen und Wegleiten der Haupt- und des Nebenmetallfäden aus den entsprechenden Schmelzpfützen und dem Abkühlen bis auf die vorgegebene Temperatur mit Hilfe der Kühlflächen werden sie auf die bekannte Weise von den entsprechenden Kühlflächen losgelöst und getrennt aufgenommen.
[0066] So gewährleistet die Zuführung eines Teils der Schmelze auf eine Nebenkühlfläche das Formen nicht nur eines, sondern von zwei Metallfäden, eines Haupt- und eines Nebenfadens, deren Gesamtbreite der Breite der Schmelzpfütze gleicht, die aus der Haupt- und der Nebenschmelzpfütze gebildet wird.
[0067] Die Zuführung eines Teiles der Schmelze auf zwei Neben- und eine Hauptkühlfläche, die zwischen den Nebenkühlflächen liegt, ermöglicht die Herstellung eines Haupt- und zweier Nebenmetallfaden. Der Prozeß des Formens von zwei Nebenmetallfäden unterscheidet sich nicht vom oben beschriebenen Herstellungsprozeß eines Nebenfadens. In diesem Fall wird die Breite des Hauptmetallfadens nur durch die Breite der Hauptkühlfläche bestimmt und hängt von den technologischen Kennwerten der Zuführung der Metallschmelze nicht ab. So führt eine Erhöhung der Zuführungsgeschwindigkeit der Schmelze auf alle drei Kühlflächen zu einer Verbreiterung und Verlängerung der gesamten Schmelzpfütze, die aus der zentralen Hauptpfütze und zwei seitlichen Nebenschmelzpfützen besteht, die in die Hauptschmelzpfütze übergehen oder, mit anderen Worten, mit der Hauptpfütze zusammenfließen. Die Verbreiterung der Gesamtpfütze erfolgt jedoch nur infolge der Verbreiterung der seitlichen Nebenpfützen, während die Breite der zentralen Hauptpfütze unveränderlich ist und immer der Breite der Hauptkühlfläche gleicht. In diesem Fall entstehen bei einer Verlängerung und Verbreiterung der Gesamtschmelzpfütze dickere Metallfäden, wobei die Breite des zentralen Hauptfadens unverändert bleibt, während die Breite der seitlichen Nebenfäden entsprechend der Verbreitung der Gesamtschmelzpfützen zunimmt.
[0068] Auf diese Weise kann man durch Änderung der technologischen Kennwerte des Prozesses, wie der Zuführungsgeschwindigkeit der Schmelze auf die Kühlflächen, der Temperatur der zugeführten Schmelze, der Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlflächen, ihrer Temperatur und andere Kennwerte die Dicke des zentralen Hauptmetallfadens ohne Änderung seiner Breite ändern.
[0069] Es ist zweckmäßig, die Hauptkühlfläche und die Nebenkühlfläche in einer Richtung, aber mit unterschiedlichen Geschwindkigkeiten zu bewegen in dem Fall, wenn keine besonderen Anforderungen an die Dickendifferenz des Haupt- und des Nebenmetallfadens gestellt werden und der Hauptfaden vom Nebenfaden nicht aussortiert werden muß. Diese Bedingungen eignen sich für die Herstellung von Drahtwolle aus Metallfäden. In diesem Fall braucht der Haupt- und der Nebenfaden nicht aufgerollt zu werden, und als Aufnahmeeinrichtungen werden bunkerartige Behälter benutzt, in denen gleichzeitig sowohl der Haupt-, als auch der Nebenmetallfaden aufgenommen werden können, die sich beide mit Hilfe der Kühlflächen in einer Richtung bewegen. Außerdem ermöglicht die Bewegung der Flächen in einer Richtung eine eindeutige Änderung der Dicke des entstehenden Haupt- und des Nebenmetallfadens, z.B. eine Erhöhung der Dicke sowohl des Haupt-, als auch des Nebenfadens bei Verlängerung der Gesamtschmelzpfütze und die Beibehaltung einer einigermaßen konstanten Dickendifferenz zwischen dem Haupt- und dem Nebenfaden bei eindeutiger Änderung ihrer Dicke.
[0070] Die Bewegung der Flächen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gewährleistet ein Trennen des Haupt- und des Nebenfadens aus der Gesamtschmelzpfütze. Bei gleichen Geschwindigkeiten der Kühlflächen entsteht darauf nur ein Faden, dessen Breite der Gesamtschmelzpfütze gleicht.
[0071] Es ist zweckmäßig, die Haupt- und die Nebenkühlfläche in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen, wenn, z.B., der Haupt- und der Nebenmetallfaden gleiche Dicke und Breite haben müssen und der Haupt- und der Nebenfaden auf getrennte Rollen gewickelt werden sollen. So wird bei der Herstellung des Haupt- und des Nebenfadens mit gleicher Breite und Dicke die Schmelze so auf die entsprechenden Kühlflächen gebracht, daß sich darauf eine Haupt- und eine Nebenschmelzpfütze bildet, die in der Länge, Breite und Höhe gleich sind, was bei Gleichheit der Bewegungsgeschwindigkeiten der Kühlflächen die Formung eines Haupt- und eines Nebenmetallfadens mit gleichen Abmessungen aus diesen Pfützen gewährleistet.
[0072] Durch die entgegengesetzte Bewegungsrichtung der Kühlflächen werden die fertig geformten Fäden auch in entgegengesetzten Richtungen weggeführt, weshalb ohne besondere Schwierigkeiten der Haupt- und der Nebenmetallfaden mit Hilfe bekannter Mittel getrennt aufgenommen und aufgewickelt werden können. Bei Verwendung von zwei Nebenkühlflächen entfällt bei deren Bewegung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Hauptkühlfläche ebenfalls das folgende Aussortieren des Hauptfadens von den Nebenfäden, was besonders wichtig ist, wenn man auf diese Weise den Hauptfaden mit einer vorgegebenen konstanten Breite herstellt und die Nebenfäden im folgenden wieder eingeschmolzen werden. In diesem Fall kommen die Nebenfäden ungehindert in einen Bunker.
[0073] Es ist zweckmäßig, einen Teil der Metallschmelze auf die Nebenkühlfläche zuzuführen und die Größe dieses Teils durch entsprechende Änderung des auf die Hauptkühlfläche geleiteten Teils der Metallschmelze zu regulieren, wenn, z.B., der Hauptmetallfaden mit einer allmählich sich über die Länge verringernden Breite bei unveränderlicher Dicke des Fadens oder der Hauptmetallfaden mit unterschiedlichen Typenmaßen in der Breite, u.a. ein Faden, dessen Breite seiner Dicke gleicht, hergestellt werden soll.
[0074] Wie bereits erwähnt, entsteht bei der Zuführung der Schmelze auf die Haupt- und auf die Nebenkühlfläche darauf eine Gesamtschmelzpfütze, die aus der Haupt- und der Nebenpfütze besteht. Die Breite des hergestellten Haupt- und des Nebenmetallfadens wird durch die Breite der Haupt- bzw. der Nebenschmelzpfütze bestimmt. Wenn man das Verhältnis der auf die Haupt- und die Nebenkühlfläche geleiteten Teile der Schmelze ändert, ändert sich auch das Verhältnis der Abmessungen der Haupt- und der Nebenpfütze bzw. des Haupt- und des Nebenmetallfadens zueinander bei konstanten Kennwerten der Zuführung der Schmelze. Unter der Konstanz der Kennwerte der Zuführung der Schmelze versteht man die Konstanz des Volumenausflusses, der Schmelzzuführung pro Zeiteinheit und der Form und der Abmessungen des Querschnitts des zugeführten Schmelzstroms. In diesem Fall ändert sich die Breite der Gesamtschmelzpfütze nicht und hängt von Verhältnis der Breiten der Haupt- und der Nebenpfütze zueinander nicht ab.
[0075] Eine Änderung des Verhältnisses der Breiten der Haupt- und der Nebenschmelzpfütze oder der auf die Haupt- und die Nebenkühlfläche geleiteten Teile der Schmelze zueinander wird durch eine entsprechende Anderung der Stellung des Schmelzstroms quer zur Bewegungsrichtung der Haupt- und der Nebenkühlfläche erzielt. So kann bei einer ununterbrochenen Bewegung des Schmelzstroms quer zur Bewegungsrichtung der Kühlflächen eine kontinuerliche Änderung der die Breite des entstehenden Haupt- und des Nebenmetallfadens, d.h., eine Verringerung oder eine Vergrößerung gewährleistet werden, angefangen von der Breite, die der Breite der Gesamtschmelzpfütze gleicht, bis zur Breite, die der Dicke des Fadens gleicht und darunter, ja sogar, die gegen Null strebt. Auf diese Weise erhält man einen Faden in Form eines keilförmigen Bandes, dessen Keilwinkel von der Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlflächen und der Bewegungsgeschwindigkeit des Schmelzstroms quer zur Bewegungsrichtung der Kühlflächen abhängt.
[0076] Eine stufenartige Bewegung des Schmelzstroms ermöglicht das Herstellen von Metallfäden in Form von Bändern mit unterschiedlicher, fixierter Typenbreite, was ebenfalls durch eine bestimmte Stellung des Schmelzstroms relativ zur Haupt- und zur Nebenfläche in Querrichtung erzielt wird.
[0077] Daraus ist ersichtlich, daß bei der stufenartigen Bewegung des Schmelzstroms Fäden mit konstanter Breite hergestellt werden können, angefangen von der Breite, die der Breite der Gesamtschmelzpfütze gleicht und darunter bei der Zuführung der Schmelze nur auf eine Fläche, entweder auf die Haupt- oder auf die Nebenfläche, bis zur Breite, die der Dicke des Fadens gleicht, d.h. Fäden mit quadratischem Querschnitt.
[0078] Auf diese Weise gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Metallfäden mit einer allmählich sich verringernden Breite bei unveränderli cher Dicke, von verschiedenen Typenbreiten und mit quadratischem Querschnitt bei konstanten Kennwerten der Zuführung der Metallschmelze auf die Kühlflächen.
[0079] Die gestellte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß in einer Vorrichtung zur Herstellung von Metallfäden, die eine Einrichtung zum Formen eines Metallfadens aus der Metallschmelze, die eine geschlossene Hauptkühlfläche hat und mit einem Antrieb zur Bewegung dieser Fläche in Wechselwirkung steht, einen Speiser zur Zuführung der Metallschmelze auf die geschlossene Hauptkühlfläche und eine Einrichtung zur Aufnahme des von der geschlossenen Hauptkühlfläche kommenden Metallfadens enthält, gemäß der Erfindung die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens wenigstens eine geschlossene Nebenkühlfläche enthält, die mit einem eigenen Antrieb zur Bewegung und einer Einrichtung zur Aufnahme des Metallfadens in Wechselwirkung steht und in unmittelbarer Nähe von der geschlossenen Hauptkühlfläche gelegen ist und an sie anschließt, wobei der Speiser über der Zone des Zusammenschlusses der geschlossenen Haupt- und der Nebenkühlfläche angebracht ist.
[0080] Es ist zweckmäßig, den Speiser beweglich in Quer- und Längsrichtung zur Zone des Zusammenschlusses der Kühlflächen anzubringen.
[0081] Es ist zweckmäßig bei Verwendung nur einer geschlossenen Nebenkühlfläche, daß diese von der Mantelfläche einer Nebentrommel gebildet wird, wobei die geschlossene Hauptkühlfläche ebenfalls von der Mantelfläche einer Haupttrommel gebildet wird.
[0082] Es ist zweckmäßig, die Haupt- und die Nebentrommel dabei koaxial aufzustellen und sie mit gleichem Durchmesser auszuführen.
[0083] Es ist auch zweckmäßig, die Haupt- und die Nebentrommel dabei mit einer Exzentrizität aufzustellen und sie mit unterschiedlichem Durchmesser auszuführen.
[0084] Es ist zweckmäßig bei Verwendung nur einer geschlossenen Nebenkühlfläche, daß sie die Seitenfläche eines endlosen Nebenbandes darstellt, das wenigstens auf zwei Walzen liegt, und daß die geschlossene Hauptkühlfläche ebenfalls die Seitenfläche eines endlosen Hauptbandes darstellt, das wenigstens auf zwei Walzen liegt, wobei wenigstens eine Walze, auf der das endlose Nebenband liegt, koaxial zu der Walze angebracht ist; auf der das endlose Hauptband liegt.
[0085] Es ist zweckmäßig bei Verwendung nur einer geschlossenen Nebenkühlfläche, daß sie die innere Seitenfläche eines Nebenrings darstellt, wobei die geschlossene Hauptkühlfläche ebenfalls die innere Seitenfläche eines Hauptrings darstellt, der koaxial zum Nebenring aufgestellt ist.
[0086] Dabei ist es zweckmäßig, daß der Haupt- und der Nebenring mit zur Drehachse der Ringe geneigten inneren Seitenflächen ausgeführt sind.
[0087] Es ist zweckmäßig bei Verwendung nur einer geschlossenen Nebenkühlfläche, daß sie die Stirnfläche eines Nebenrings darstellt, während die geschlossene Hauptkühlfläche die Stirnfläche einer Haupttrommel darstellt, wobei der Nebenring und die Haupttrommel koaxial aufgestellt sind.
[0088] Es ist zweckmäßig bei Verwendung von zwei geschlossenen Nebenkühlflächen, daß jede von ihnen die Mantelfläche einer entsprechenden Nebentrommel darstellt, und die zwischen den geschlossenen Nebenkühlflächen gelegene geschlossene Hauptkühlfläche ebenfalls die Mantelfläche einer Haupttrommel darstellt, wobei die Haupttrommel und die Nebentrommeln koaxial aufgestellt werden und gleiche Durchmesser haben.
[0089] Das Vorhandensein in der Einrichtung zum Formen von Metallfäden wenigstens einer geschlossenen Nebenkühlfläche, die in unmittelbarer Nähe von der geschlossenen Hauptkühlfläche liegt, gewährleistet die Zufuhr der Schmelze in einem ununterbrochenen Strom sowohl auf die geschlossene Haupt-, als auch die Nebenkühlfläche und die Bildung einer gemeinsamen Schmelzpfütze auf der geschlossenen Haupt- und der Nebenfläche infolge des Auftreffens der Schmelze auf die Kühlflächen und der Kon taktbildung der Schmelze mit ihnen. Die gemeinsame Schmelzpfütze besteht aus wenigstens zwei Teilen. Ein Teil der gemeinsamen Pfütze entsteht auf der geschlossenen Hauptkühlfläche und bildet eine Hauptschmelzpfütze und der andere Teil entsteht auf der geschlossenen Nebenkühlfläche und bildet eine Nebenschmelzpfütze. Die Gesamtbreite der gemeinsamen Schmelzpfütze setzt sich entsprechend aus der Breite der Haupt- und der Nebenpfütze zusammen.
[0090] Die Wechselwirkung der geschlossenen Nebenkühlfläche mit dem eigenen Antrieb zur Bewegung gewährleistet die Bewegung der geschlossenen Nebenkühlfläche mit vorgegebener Geschwindigkeit und in vorgegebener Richtung unabhängig von der Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung der geschlossenen Hauptkühlfläche, wodurch die Bewegung der Nebenfläche relativ zur Hauptfläche erzeugt wird. Im entgegenegesetzten Fall, d.h., wenn keine Bewegung der geschlossenen Nebenfläche relativ zur Hauptfläche stattfindet, entsteht aus der gemeinsamen Schmelzpfütze nur ein Ganzmetallfaden, und die gestellte Aufgabe wird nicht gelöst. Die Verschiebung der Nebenfläche relativ zur Hauptfläche gewährleistet auch eine Verschiebung der unteren Schichten der Schmelzpfützen, die mit den entsprechenden Kühlflächen in Kontakt stehen und aus denen der Haupt- und der Nebenmetallfaden geformt wird.
[0091] Das unmittelbare Anschließen der geschlossenen Nebenkühlfläche an die geschlossene Hauptkühlfläche verhindert ein Eindringen der Metallschmelze in Richtung ihrer Zuführung zwischen die Kühlflächen, das zum Verschleiß der Ränder der aneinander anliegenden Flächen oder auch zum Verklemmen ihres Bewegungsantriebes durch Erstarren der Schmelze zwischen den aneinander anliegenden Flächen führen könnte, wodurch keine hohe Qualität der Ränder der Metallfäden gewährleistet wäre.
[0092] Die Wechselwirkung der geschlossenen Nebenkühlfläche mit der Einrichtung zur Aufnahme des Nebenmetallfadens gewährleistet die Aufnahme des Nebenfadens un abhängig von der Aufnahme des Hauptfadens mit Hilfe bekannter Mittel, weshalb man auf das anschließende Aussortieren des Hauptfadens vom Nebenfaden verzichten kann.
[0093] Das Aufstellen des Speisers über der Zone des Zusammenschlusses der geschlossenen Haupt- und der Nebenkühlfläche gewährleistet die Zuführung der Schmelze sowohl auf die geschlossene Hauptkühlfläche, als auch auf die Nebenkühlfläche, wodurch auf diesen Flächen entsprechende Schmelzpfützen entstehen und aus ihnen bei der relativen Bewegung der Flächen der Haupt- und der Nebenmetallfaden geformt werden. Im entgegengesetzten Fall, wenn der Speiser nur über der geschlossenen Hauptkühlfläche oder nur über der geschlossenen Nebenkühlfläche angebracht wird, entsteht die Schmelzpfütze nur auf einer Fläche und aus ihr bildet sich nur ein Faden.
[0094] Das Aufstellen des Speisers beweglich in Längs- und Querrichtung relativ zur Zone des Zusammenschlusses der geschlossenen Kühlflächen ermöglicht ein Variieren des auf die geschlossene Hauptkühlfläche und des auf die geschlossene Nebenkühlfläche geleiteten Teils der Schmelze. Das führt zu einer entsprechenden Änderung der Breite des entstehenden Haupt- und des Nebenfadens. Bei der kontinuierlichen Bewegung des Speisers, z.B., quer zur Zone des Zusammenschlusses wird eine kontinuierliche Umverteilung zwischen den sowohl auf die geschlossene Haupt-, als auch auf die Nebenkühlfläche geleiteten Teilen der Schmelze erreicht. Dementsprechend ändert sich kontinuierlich die Breite, z.B. der Hauptschmelzpfütze, auf Kosten der Breite der Nebenschmelzpfütze, wodurch entsprechend aus diesen Pfützen ein Haupt- und ein Nebenfaden mit keilartiger Form entstehen, deren Gesamtbreite in beliebigem Querschnitt der Breite der Gesamtpfütze der Metallschmelze gleicht.
[0095] Eine stufenartige Bewegung des Speisers quer zur Zone des Zusammenschlusses der geschlossenen Kühlflächen ermöglicht, z. B., die Herstellung eines Metallfadens mit unterschiedlichem vorgegebenen Typenmaß in der Breite, das nur durch die Breite der Hauptschmelzpfütze bestimmt wird. Die vorgegebene Breite der Hauptpfütze wird durch eine Präzisionsbewegung des Speisers quer zur Bewegungsrichtung der geschlossenen Kühlflächen eingestellt. Daraus ist ersichtlich, daß Fäden mit einer Breite hergestellt werden können, die der Breite der Gesamtschmelzpfütze gleicht oder kleiner ist bis zu einer Breite, die der Dicke des Fadens gleicht, d.h., Fäden mit quadratischem Querschnitt. Dabei ist die Verwendung unterschiedlicher Düsen mit entsprechend unterschiedlichen Abmessungen der Austrittsöffnung zur Herstellung von Fäden mit unterschiedlicher Breite nicht erforderlich, zumal durch Verringerung der Abmessungen des Querschnitts der Austrittsöffnung nur eine Verringerung der Breite des Fadens erreicht wird, wobei der Querschnit t des Fadens unbedingt rechteckig und nicht quadratisch ist, weil die Schmelze bei ihrem Auftreffen auf die geschlossene Kühlfläche als Pfütze auseinanderfließt.
[0096] Außerdem wird die Austrittsöffnung der Düse beim Durchströmen der Schmelze ausgewaschen, wodurch die Abmessungen der Austriffsöffnung der Düse größer werden und durch diese ausgewaschene Öffnung pro Zeiteinheit mehr Schmelze hindurchfließt, als durch eine nicht ausgewaschene Öffnung, was zu einer Verbreiterung des entstehenden Fadens führt, die beim Herstellen des Fadens mit einer genau festgelegten Breite nicht zulässig ist und weshalb eine Düse über einen längeren Zeitraum hin nicht verwendet werden kann. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Verbreiterung des entstehenden Fadens, z.B. des Hauptfadens, möglich durch entsprechende Umverteilung der auf die geschlossene Haupt- und die Nebenkühlfläche geleiteten Teile der Schmelze infolge einer Bewegung des Speisers quer zur Zone des Zusammenschlusses dieser Flächen um solch einen Wert, der der Verbreiterung des Hauptmetallfadens infolge des Auswaschens der Austrittsöffnung der Düse durch die Schmelze entspricht, wodurch eine Konstanz der Breite des entstehenden Hauptfadens gewährleistet wird. Der Nebenme tallfaden kann in diesem Falle als Halbfabrikat verwendet werden, z.B. in der Pulvermetallurgie, oder er kann wieder eingeschmolzen werden.
[0097] Die Bewegung des Speisers längs der Zone des Zusammenschlusses der geschlossenen Kühlflächen ermöglicht es, den Winkel, unter dem die Schmelze auf diese Flächen geleitet wird, zu ändern, d.h., den Winkel zwischen der auf diesen Flächen stehenden Normalen und der Zuführungsrichtung der Schmelze, und zwar in dem Fall, wenn die Kühlflächen sich auf einer Kreisbahn bewegen. Bekanntlich hängt die Lange der auf der Kühlfläche entstehenden Schmelzpfütze und folglich auch die Dicke des entstehenden Fadens von dem Winkel ab, unter dem die Schmelze auf die Kühlfläche geleitet wird. Wenn man den Winkel ändert, unter dem die Schmelze zugeführt wird, was mit der Bewegung des Speisers längs der Zone des Zusammenschlusses der geschlossenen Kühlflächen gleichbedeutend ist, ändert sich auch die Dicke des entstehenden Metallfadens.
[0098] Solch eine Bewegung des Speisers längs und quer zur Zone des Zusammenschlusses der geschlossenen Kühlflächen läßt sich leicht realisieren mit Hilfe allgemein bekannter Mechanismen zum Präzisionspositionieren.
[0099] Die Verwendung nur einer geschlossenen Nebenkühlfläche, die die Mantelfläche eine Nebentrommel bildet, wobei die Hauptkühlfläche analog von der Mantelfläche der Haupttrommel gebildet wird, ermöglicht das Formen, Abnehmen und Aufnehmen des Nebenmetallfadens auf ähnliche Weise wie beim Hauptmetallfaden, der auf der Hauptkühlfläche der Haupttrommel geformt wird, und zwar das Bilden einer Nebenschmelzpfütze, das Formen aus ihrer unteren, mit der geschlossenen Nebenkühlfläche in Kontakt stehenden Schicht eines Nebenmetallfadens unter Bedingungen, bei denen die Fliehkräfte danach streben, den entstandenen Faden von der Kühlfläche abzuwerfen, das Abnehmen des entstandenen Nebenfadens von der geschlossenen Kühlfläche unter Einwirkung der Fliehkräfte, das Aufnehmen des Nebenfadens mit Hilfe bekannter Aufnahmevorrichtungen, z.B. einer Spule mit einem Greifer, die bei der Aufnahme des Hauptfadens und dessen Aufwickeln auf diese Spule als Ring oder Rolle verwendet wird, die Verwendung bekannter Mittel zum Verbessern des Kontakts zwischen dem entstehenden Nebenfaden und der geschlossenen Kühlfläche, z.B. eines gerichteten Stroms eines kühlenden Gases, der den Faden an die Kühlfläche andrückt und so ein vorzeitiges Lösen des Fadens von der Kühlfläche verhindert, das Kühlen der Nebentrommel durch eine Kühlflüssigkeit, z.B., Wasser, das durch in der Trommel ausgeführte Kanäle umläuft, was bei der Herstellung von Fäden im Vakuum besonders wichtig ist.
[0100] Es ist zweckmäßig, bei gleichem Durchmesser die Haupt- und die Nebentrommel koaxial aufzustellen, weil dabei ihre Montage erleichtert wird und ihr autonomer Antrieb zur Drehbewegung mit vorgegebener Geschwindigkeit und in vorgegebener Richtung leicht realisierbar ist. Es ist nicht schwierig, die Haupt- und die Nebentrommel auf einer gemeinsamen, unbeweglichen Achse mit Hilfe von Roll- oder Gleitlagern zu montieren. Die Trommeln können auch auf freitragend angebrachten und koaxial zueinander gelegenen autonomen Achsen montiert werden. In diesem Fall vereinfacht sich die Zuführung einer Kühlflüssigkeit durch die Wellen zu den Innenhohlräumen der Trommeln zur Verhinderung des Erhitzens der Trommeln bei Dauerbetrieb der Herstellung der Fäden.
[0101] Die Gleichheit der Durchmesser der Haupt- und der Nebentrommel bei deren koaxialer Anbringung führt dazu, daß die Erzeugende, z.B., der geschlossenen Hauptkühlfläche der Haupttrommel gleichzeitig die Erzeugende der geschlossenen Nebenkühlfläche der Nebentrommel ist, was beim Aufstellen des Speisers über der Zone des Zusammenschlusses der geschlossenen Haupt- und der Nebenkühlfläche einen unveränderlichen Zwischenraum sowohl zwischen der Düse des Speisers und der geschlossenen Hauptkühlfläche, als auch zwischen der Düse des Speisers und der geschlossenen Nebenkühlfläche gewährleistet. So muß man bei der Herstellung breiter Metallfäden in Form von Bändern eine Düse mit einer schlitzförmigen Öffnung verwenden, wobei der Zwischenraum zwischen der Düse und der Kühlfläche aus bekannten Gründen minimal eingestellt wird. Die Gleichheit der Durchmesser der Haupt- und der Nebentrommel ermöglicht die Beibehaltung ein und desselben Zwischenraums zwischen der schlitzförmigen Düse des Speisers und der geschlossenen Haupt- und der Nebenkühlfläche bei der fixierten Stellung des Speisers oder bei dessen Bewegung quer zur Bewegungsrichtung der Flächen bzw. zur Zone ihres Zusammenschlusses. Außerdem ermöglicht die Gleichheit der Durchmesser der Haupt- und der Nebentrommel die Herstellung von geradlinigen Haupt- und Nebenmetallfäden mit unterschiedlichen Typenmaßen in der Breite bis zu einer Breite, die der Dicke des Fadens gleicht, und auch von Fäden mit keilartiger Form, d.h., mit einer kontinuierlich sich ändernden Breite, z.B., mit einer allmählich sich verringernden Breite.
[0102] Die Breite, z.B., des Hauptmetallfadens hängt ab und wird bestimmt von der Stellung des Speisers in Querrichtung zur Zone des Zusammenschlusses der geschlossenen Kühlflächen, während die kontinuierliche Änderung der Breite des Hauptfadens über seine Länge durch die Geschwindigkeit seiner Bewegung und die Geschwindikeit der Bewegung des Speisers quer zur Bewegungsrichtung der geschlossenen Kühlflächen bestimmt wird. Nach dem Aufwickeln solch eines keilförmigen Bandes zu einer Rolle hat diese die Form eines kegelförmigen Rotationskörpers mit senkrecht zur Längsdrehachse der Rolle gelegten Wicklungen.
[0103] Die Gleichheit der Durchmesser der Haupt- und der Nebentrommel bei der koaxialen Anbringung ermöglicht das Formen des Haupt- und des Nebenmetallfadens mit einheitlicher Geometrie, d.h., mit gleicher Breite und Dicke. Das wird dadurch erreicht, daß die Trommeln mit gleicher Geschwindigkeit gedreht werden, aber in entgegengesetzten Richtungen, und der Speiser so über den geschlossenen Kühlflächen aufgestellt ist, daß auf diesen Flächen bei der Zuführung der Schmelze eine Haupt- und eine Nebenschmelzpfütze mit gleicher Breite entstehen, aus denen das Haupt und das Nebenband mit ebenfalls gleicher Breite geformt werden. Die Zuführung der Schmelze aus dem Speiser erfolgt in diesem Fall senkrecht, sowohl zur Haupt- als auch zur Nebenkühlfläche, wodurch eine Haupt- und eine Nebenschmelzpfütze mit absolut gleichen Abmessungen entstehen und aus ihnen ein Haupt- und ein Nebenmetallfaden geformt werden, die gleich sind.
[0104] Durch die koaxiale Aufstellung der Trommeln mit gleichem Durchmesser können Speiser sowohl in Form von Tiegeln mit einer Düse, durch die die Schmelze auf die geschlossene Haupt- und die Nebenkühlfläche in Form eines ununterbrochenen Schmelzstroms zwangszugeführt wird, dessen Querschnitt dem Querschnitt der Austrittsöffnung der Düse des Speisers ähnelt oder ihm gleich ist, als auch in Form einer mit in freiem Zustand befindlicher Schmelze gefüllten Wanne verwendet werden, die so unter den Trommeln aufgestellt wird, daß die Trommeln mit ihren Kühlflächen die Oberfläche der Schmelze in der Wanne berühren.
[0105] Die koaxial aufgestellten Haupt- und Nebentrommel mit gleichem Durchmesser können sicht sowohl in gleicher, als auch in entgegengesetzter Richtung drehen. Bei der Drehung in gleicher Richtung muß die Geschwindikeit einer der Trommeln, z.B. der Nebentrommel, größer sein als die Geschwindigkeit der Haupttrommel um einen bestimmten Wert, der ein Loslösen des Nebenmetallfadens vom Hauptfaden während ihrer Entstehung gewährleistet. Bei vorauseilender Bewegung der geschlossenen Nebenkühlflächen der Nebentrommel relativ zur geschlossenen Hauptkühlfläche der Haupttrommel ist der Kontakt des auf der Nebentrommel geformten Nebenfadens mit der geschlossenen Nebenkühlfläche schwächer als der Kontakt des Hauptfadens mit der geschlossenen Hauptkühlfläche. Das wird durch eine stärkere Wirkung der abwerfenden Fliehkräfte auf den entstehenden Nebenfaden bei einer Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit der geschlossenen Nebenkühlfläche bewirkt. Der vorzeitige Abwurf führt dazu, daß im Material des Nebenfadens keine amorphe Struktur ausgebildet wird, weshalb bei strengen Anforderungen an den Zustand des Materials des Nebenfadens dieser nicht in der gleichen Qualität wie der in amorphem Zustand befindliche Hauptfaden verwendet werden kann, d.h., als Fertigerzeugnis.
[0106] Zur Herstellung eines Nebenmetallfadens im amorphen Zustand ist es zweckmäßig, daß die Haupt- und die Nebentrommel mit einer Exzentrizität aufgestellt sind und daß sie unterschiedliche Durchmesser in dem Fall haben, wenn die Trommeln sich in gleicher Richtung, aber mit unterschiedlichen linearen Geschwindigkeiten drehen.
[0107] Wenn man die lineare Bewegungsgeschwindigkeit der geschlossenen Nebenkühlfläche und die zum Loslösen des entstehenden Nebenmetallfadens vom entstehenden Hauptfaden notwendige Geschwindigkeit kennt, ist es nicht schwer, den Durchmesser der Nebentrommel zu errechnen, bei dem die auf den entstehenden Nebenmetallfaden einwirkenden abwerfenden Fliehkräfte ebenso groß wie die auf den entstehenden Hauptmetallfaden einwirkenden, abwerfenden Fliehkräfte oder sogar kleiner sind.Bei der vorauseilenden Bewegung der geschlossenen Nebenkühlfläche relativ zur geschlossenen Hauptkühlfläche muß der Durchmesser der Nebentrommel entsprechend größer sein als der Durchmesser der Haupttrommel, wodurch die Wirkung der auf den Nebenmetallfaden während seines Entstehungsvorgangs einwirkenden Fliehkräfte verringert wird, die Dauer des Kontakts des Nebenfadens mit der Kühlfläche zunimmt und die geforderte amorphe Struktur des Materials des Nebenfadens ausgebildet wird.
[0108] Es ist zweckmäßig, die Haupt- und die Nebentrommel exzentrisch aufzustellen, weil die geschlossene Nebenkühlfläche in unmittelbarer Nähe von der geschlossenen Hauptkühlfläche liegen und zur Bildung einer einheitlichen Schmelzpfütze gleichzeitig auf der geschlossenen Haupt- und der Nebenkühlfläche an sie anschließen muß. Die exzentrische Anbringung der Trommeln gewährleistet den Anschluß der geschlossenen Nebenkühlfläche an die Hauptkühlfläche derart, daß in der Zone de Zusammenschlusses die Erzeugende der geschlossenen Nebenkühlfläche der Ne bentrommel mit der Erzeugenden der geschlossenen Hauptkühlfläche der Haupttrommel zusammenfällt, wodurch eine einheitliche Schmelzpfütze auf beiden Flächen entstehen und aus ihr sowohl ein Haupt-, als auch ein Nebenmetallfaden mit einer vorgegebenen amorphen Struktur geformt werden kann. Bei der Herstellung von Drahtwolle aus dem Haupt- und dem Nebenmetallfaden vereinfacht sich die Aufnahme dieser Fäden in Aufnahmevorrichtungen. In diesem Fall genügt es, für diesen Zweck einen Aufnahmebunker auf dem Weg des Haupt- und des Nebenfadens aufzustellen.
[0109] Die Bewegung des Speisers längs und quer zur Bewegung der Haupt- und der Nebenkühlfläche ermöglicht die Herstellung geradliniger Fäden mit verschiedenen vorgegebenen Typenmaßen in der Breite bis zu einer Breite, die der Dicke des Fadens gleicht, und auch von keilförmigen Fäden, d.h., von Fäden mit einer kontinuierlich sich ändernden Breite, z.B., mit einer kontinuierlich sich verringernden Breite.
[0110] Die Verwendung einer geschlossenen Nebenkühlfläche, die die Seitenfläche eines endlosen Nebenbandes darstellt, des wenigstens auf zwei Walzen liegt, wobei die geschlossene Hauptkühlfläche ebenfalls die Seitenfläche eines endlosen Bandes darstellt, das auf wenigstens zwei Walzen liegt, ermöglicht die Herstellung eines Haupt- und eines Nebenmetallfadens unter Bedingungen, bei denen die Fliehkräfte die geformten Fäden von den entsprechenden geschlossenen Kühlflächen nicht abwerfen. Das wird erreicht, wenn die Schmelze auf sich auf geradlinigen Bahnen bewegende Kühlflächen zugeführt wird, d.h., auf die Abschnitte der Oberfläche der endlosen Bänder, die von zwei benachbarten Walzen begrenzt werden, wo die Bänder sich geradlinig bewegen. Wenn keine Fliehkräfte wirken, wird ein längerer Kontakt der entstehenden Fäden mit den Kühlflächen gewährleistet als bei der Aufgabe der Schmelze auf die Außenfläche einer Trommel und wird die Abkühlung der Fäden bis auf tiefere Temperaturen ermöglicht, und zwar bis auf die Temperaturen der Kühlflächen der unendlichen Bänder. Dadurch kann man Metallfäden mit einer vorgegebenen Struktur herstellen, z.B., mit einer amorphen oder einer feinkristallinen Struktur. Die endlosen Bänder können auch auf mehr als zwei Walzen liegen. Die Anzahl der Walzen, auf denen die Bänder liegen, wird ausgehend von der Bedingung der Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Spannung der endlosen Bänder bestimmt, um ihre Vibration zu verhindern und die Möglichkeit einer Kühlung der Bänder zu gewährleisten, z.B., durch Berieslung der Innenflächen der endlosen Bänder mit einem Kühlmittel, weshalb von seiten der Innenflächen, z.B., Zerstäubungsdüsen angebracht werden.
[0111] Da die geschlossene Nebenkühlfläche unmittelbarer Nähe von der geschlossenen Hauptkühlfläche liegen und an sie anschließen muß, ist es notwendig, wenigstens eine Walze, auf der das Nebenband liegt, koaxial zu der das endlose Hauptband tragenden Walze anzuordnen. Die koaxiale Anordnung der Walzen gewährleistet solch einen Anschluß der endlosen Bänder in der Zone, in der die Bänder um diese Walzen laufen, aneinander, daß die Erzeugende der Seitenfläche des Nebenbandes mit der Erzeugenden der Seitenfläche des Hauptbandes in der Zone ihres Zusammenschlusses zusammenfällt. Das ermöglicht die Bildung einer einheitlichen Pfütze der Metallschmelze auf der Oberfläche der Bänder in der Zone ihres Zusammenschlusses, aus der der Neben- und der Hauptmetallfaden infolge der Bewegung und der gegenseitigen Verschiebung der endlosen Bänder relativ zueinander geformt wird. Es ist jedoch vorteilhaft, daß zwei Walzen, auf denen das Nebenband liegt, koaxial zu zwei Walzen aufgestellt werden, auf denen das endlose Hauptband liegt. Dadurch wird ein guter Anschluß des Nebenbandes an das Hauptband auf der zwischen diesen Walzen befindlichen Länge gewährleistet und kann der Speiser an einer beliebigen Stelle über den Bändern auf dem von diesen Walzen begrenzten Abschnitt angebracht werden. Die Bänder werden durch entsprechende Antriebe in eine zueinander relative Bewegung in einer gemeinsamen oder in entgegengesetzter Richtungen versetzt. Durch die Bewegung des Speisers quer zur Bewegungsrichtung der endlosen Bänder wird die Herstellung geradliniger Fäden mit verschiedenen Typenmaßen in der Breite, die bis zur Breite herabgesetzt werden kann, die der Dicke des Fadens gleicht, und auch von keilförmigen Fäden ermöglicht, d.h., von Fäden mit einer kontinuierlich sich ändernden Breite, z.B., mit einer kontinuierlich sich verringernden Breite.
[0112] Die Verwendung einer geschlossenen Nebenkühlfläche, die die innere Mantelfläche eines Nebenrings darstellt, wobei die geschlossene Hauptkühlfläche ebenfalls die innere Mantelfläche eines Hauptrings darstellt, der koaxial zum Nebenring angebracht ist, ermöglicht durch die Wirkung der Fliehkräfte eine Verbesserung des Kontakts zwischen den entstehenden Metallfäden und den Kühlflächen und eine beschleunigte Abkühlung. Bei der Zuführung der Metallschmelze auf die inneren Mantelflächen der Ringe bewirkt die Fliehkraftbeschleunigung, die von den Ringen bei ihrer Rotation auf die flüssige Schmelze übertragen wird, aus der die Metallfäden geformt werden, ein effektives Auseinanderfließen der Schmelze und gewährleistet einen guten Wärmekontakt mit den Kühlflächen, wodurch das Material der Fäden die geforderte amorphe oder feinkristalline Struktur erhält.
[0113] Durch die koaxiale Aufstellung des Haupt- und des Nebenrings kann man Ringe mit gleichen Innendurchmesser verwenden, wodurch auf der inneren Haupt- und der Nebenmantelfläche der Ringe eine einheitliche Pfütze de Metallschmelze entsteht, aus der der Haupt- und der Nebenfaden bei der gegenseitigen Drehung der Ringe mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und in einer vorgegebenen Richtung geformt wird, wobei bei der Drehung der Ringe in entgegengesetzten Richtungen mit gleicher Geschwindigkeit und bei der symmetrischen Anordnung des Speisers in Querrichtung relativ zur Zone des Zusammenschlusses der Kühlflächen der entstehende Haupt- und der Nebenfaden gleiche Form, Breite und Dicke haben. Das Wegführen des Haupt- und des Nebenfadens von den inneren Mantelflächen der Ringe geschieht mit Hilfe bekannter Mittel, z.B., mit Hilfe eines Systems von Rollen oder Abstreifern. Beim Wegführen der Fäden kommt es in diesem Fall zum Verdrehen der Fäden, wodurch ihre physikalischen Eigenschaften leiden. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß die inneren Mantelflächen der Ringe relativ zur Drehachse der Ringe geneigt ausgeführt werden, d.h., kegelförmig, wobei zur Gewährleistung eines ungehinderten Wegführens der Fäden die Ringe mit ihren kleinen, einander gleichen Innendurchmessern aneinander anliegen müssen, wodurch auf beiden Flächen eine einheitliche Schmelzpfütze entstehen kann, aus der man Haupt- und den Nebenfaden formt. Das Wegführen der Fäden geschieht unter Einwirkung von Fliehkräften bei genügend starker Neigung der Innenflächen zur Drehachse der Ringe oder mit Hilfe von Abstreifern. In diesem Fall werden die Fäden aus den Ringen ohne Verdrehung in Bewegungsrichtung der sich in entgegengesetzten Richtungen von der Zone des Zusammenschlusses der Kühlflächen bewegenden Kühlflächen weggeführt. Die inneren Mantelflächen der Ringe können derart geneigt zu ihrer Drehachse ausgeführt werden, daß die aneinander anschließenden Haupt- und die Nebenmantelfläche der Ringe eine einheitliche kegelförmige Fläche bilden, oder, mit anderen Worten, daß die Erzeugende, z.B., der Hauptkühlfläche des Hauptrings die Fortsetzung der Erzeugenden der Nebenkühlfläche des Nebenrings bildet. Dabei liegen die Ringe derart aneinander an, daß der Nebenring mit seinem großen Innendurchmesser am kleinen Innendurchmesser des Hauptrings anliegt, wobei diese Durchmesser gleich sind, wodurch man auf den Kühlflächen eine einheitliche Schmelzpfütze bilden und aus ihr Fäden formen kann. Das Wegführen der Fäden geschieht in diesem Fall in Bewegungsrichtung der entsprechenden Kühlflächen, aber in einer Richtung von der Zone des Zusammenschlusses der Ringe mit Hilfe bekannter Mittel oder unter Einwirkung von Fliehkräften bei genügend großem Neigungswinkel der Erzeugenden beider Kühlflächen zur Drehachse der Ringe.
[0114] Durch Bewegen des Speisers quer zur Zone des Zusammenschlusses der Kühlflächen kann man die Breite der entstehenden Fäden mit bis zur Breite, die der Dicke des Fadens gleicht, regulieren. Das Herstellen breiter Fäden ist schwierig infolge der Kompliziertheit des Wegführens dieser Fäden von den Innenflächen.
[0115] Die Verwendung einer geschlossenen Nebenkühlfläche, die die Stirnfläche eines Nebenrings darstellt, wobei die geschlossene Hauptkühlfläche die Stirnfläche einer Haupttrommel darstellt und der Nebenring und die Haupttrommel koaxial aufgestellt sind, ist zweckmäßig bei der Herstellung natürlich verdrillter Haupt- und Nebenmetallfäden im Gegensatz zu geradlinigen Fäden, die auf äußeren Mantelflächen von Trommeln geformt werden. Beim Gießen der Schmelze auf die Stirnfläche der Trommel befindet sich der entstehende Faden einige Zeit auf der Kühlfläche und nimmt die dem Trommelhalbmesser entsprechende Krümmung an, dann wird er unter Einwirkung der Fliehkräfte von der Stirnkühlfläche abgeworfen und zu einer Spirale aufgewickelt, deren Durchmesser von den Betriebskennwerten der Vorrichtung bestimmt wird, wie z.B., der Bewegungsgeschwindigkeit der Kühlfläche in der Zone, in der die Schmelze auf die Fläche gegeben wird, und dem Durchmesser der Stirnfläche der Trommel in der Zone der Zuführung der Schmelze. Die koaxiale Aufstellung der Haupttrommel und des Nebenrings gewährleistet die Bewegung der Hauptstirnkühlfläche der Trommel und der Nebenstirnfläche des Rings in einer Ebene, wodurch man die Schmelze sowohl auf die Haupt-, als auch auf die Nebenkühlfläche zuführen und auf ihnen eine einheitliche Schmelzpfütze bilden kann, aus der der Haupt- und der Nebenfaden bei der gegenseitigen Bewegung der Haupt- und der Nebenkühlfläche mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und in einer vorgegebenen Richtung geformt wird.
[0116] Die Bewegung des Speisers quer zur Bewegungsrichtung der Kühlflächen bzw. in Richtung zur Drehachse der Trommel und des Rings ermöglicht die Herstellung von Metallfäden mit einer Krümmung, die der Krümmung der Kühlfläche entspricht, auf der sie geformt werden, wobei Fäden mit unterschiedlichen Typenmaßen in der Breite bis zur Breite, die der Dicke des Fadens gleicht, und auch keilförmige Fäden hergestellt werden können, d.h., Fäden mit einer kontinuierlich sich ändernden Breite, z.B., mit einer kontinuierlich sich verringernden Breite. Beim Aufwickeln eines keilförmigen Fadens auf eine Rolle bekommt diese die Form eines keilförmigen Rotationskörpers, bei dem die Wicklungen des Fadens senkrecht zur Drehachse der Rolle verlaufen.
[0117] Die Verwendung von zwei geschlossenen Nebenkühlflächen, die die Mantelfläche einer entsprechenden Nebentrommel darstellen, und einer Hauptkühfläche, die zwischen den Nebenkühlflächen liegt und ebenfalls die Mantelfläche einer Haupttrommel darstellt, wobei die Haupt- und die Nebentrommel koaxial aufgestellt sind und gleiche Durchmesser haben, ermöglicht die Herstellung geradliniger Hauptmetallfäden mit verschiedenen Typenmaßen in der Dicke bei konstanter Breite.
[0118] Die koaxiale Aufstellung einer Haupt- und zweier Nebentrommeln bei Gleichheit der Durchmesser aller drei Trommeln ermöglicht die Bildung einer einheitlichen Schmelzpfütze, die aus einer mittleren Hauptpfütze und seitlichen Nebenschmelzpfützen besteht auf Grund des Umstands, daß die Erzeugende der Mantelfläche der Haupttrommel gleichzeitig die Erzeugende der Mantelflächen der Nebentrommeln darstellt. Der Speiser wird in diesem Fall über der Zone des Anschlusses der Nebentrommeln an die mittlere Haupttrommel, d.h., über allen drei Trommeln aufgestellt. Dabei ist die Breite der Austrittsdüse des Speisers größer als die Breite der Haupttrommel. Die in einem ununterbrochenen Strom aus der schlitzförmigen Düse austretende Schmelze bildet beim Auftreffen auf die Mantelflächen der Trommeln eine einheitliche Schmelzpfütze, die sich über die gesamte Breite der Haupttrommel erstreckt. Bei der gegenseitigen Drehung der Haupt- und der zwei Nebentrommeln mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und in einer vorgegebenen Richtung werden aus der Pfütze ein Hauptmetallfaden in Form eines Bandes, dessen Breite der Breite der Haupttrommel gleicht, und auf den Nebentrommeln zwei Nebenfäden geformt. Bei einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit der geschlossenen Hauptkühlfläche und bei konstanten Kennwerten der Zuführung der Schmelze aus dem Speiser hat der entstehende Hauptfaden eine konstante Dicke bei einer Breite, die der Breite der Haupttrommel gleicht. Bei einer Erhöhung oder einer Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit oder geschlossenen Hauptkühlfläche verringert bzw. vergrößert sich die Dicke des Hauptmetallfadens, während seine Breite konstant bleibt und der Breite der Haupttrommel gleicht. Alle Schwankungen der einheitlichen Schmelzpfütze, die durch die Unbeständigkeit des Auslaufs der Schmelze durch die Düse des Speisers, die Unbeständigkeit der Temperatur der zugeführten Schmelze und anderer Kennwerte des Prozesses hervorgerufen werden, haben keinen Einfluß auf die Breite des Hauptmetallfadens, sie beeinflussen nur die Breite der auf den Nebentrommeln geformten Nebenfäden. Die Nebenfäden können in diesem Fall in der Pulvermetallurgie verwendet oder wieder eingeschmolzen werden. Die Verwendung von zwei Nebentrommeln und einer mittleren Haupttrommel ermöglicht die Verwendung einer Düse des Speisers mit einer Austrittsöffnung, die keine Präzisionsöffnung in der Breite darstellt. Die einzige Anforderung, die an die schlitzförmige Öffnung des Speisers gestellt wird, besteht darin, daß sie breiter als die Hauptkühlfläche der Haupttrommel sein muß. Die Breite des entstehenden Hauptmetallfadens hängt nicht von dem Umstand ab, daß die Schmelze beim Durchströmen durch die Austrittsöffnung der Düse diese auswäscht, wodurch eine breitere Pfütze entsteht. Die Verbreiterung der einheitlichen Schmelzpfütze wirkt sich nur auf die Breite der Nebenfäden aus. Wenn der Hauptfaden mit einem anderen Typenmaß in der Breite hergestellt werden soll, muß die Haupttrommel gegen eine Trommel mit entsprechender Breite der geschlossenen Hauptkühlfläche ausgetauscht werden, wobei der Speiser nicht unbedingt ausgewechselt werden muß, wenn die Breite der Austrittsöffnung größer als die Breite der geschlossenen Hauptkühlfläche ist. Dadurch wird es möglich, einen Einheitsspeiser mit konstanter Austrittsöffnung der Düse bei der Herstellung von Fäden verschiedener Typenmaße in der Breite zu verwenden.
[0119] Auf diese Weise gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Metallfäden und die Vorrichtung für dessen Durchführung die Erreichung der ihnen gestellten Aufgabe, da infolge der dynamischen Einwirkung auf die Schmelze beim Formen von Metallfäden aus der Schmelze und der konstruktiven Besonderheiten der Vorrichtung die Möglichkeit geschaffen wird,
- einen Hauptmetallfaden mit einer Breite herzustellen, die wesentlich kleiner als die Breite des auf die Kühlfläche geleiteten Schmelzstroms ist und bis zu einer Breite verringert werden kann, die der Dicke des Fadens gleicht;
- die Breite des Hauptmetallfadens während seines Herstellungsprozesses gerichtet zu regulieren;
- eine konstante Breite des Hauptmetallfadens zu gewährleisten;
- den amorphen bzw. feinkristallinen Zustand im Material des Hauptmetallfadens auf dem vorgegebenen Niveau zu halten;
- nicht weniger als einen Nebenmetallfaden mit Eigenschaften, die nicht hinter den Eigenschaften des Hauptmetallfadens zurückstehen, herzustellen.
[0120] Im folgenden wird die Erfindung durch ein konkretes Ausführungsbeispiel und die beigelegten Zeichnungen erläutert, und zwar zeigt
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0121]
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Metallfäden in der Perspektive;
Fig. 2 die gleiche Vorrichtung, in der die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens in Form einer Haupt- und einer Nebentrommel ausgeführt ist, die sich in einer Richtung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen;
Fig. 3 die gleiche Vorrichtung, in der die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens in Form einer Haupt- und einer Nebentrommel mit zur Drehachse der Trommeln geneigten Mantelflächen ausgebildet ist;
Fig. 4 die gleiche Vorrichtung, in der die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens in Form einer Haupt- und einer Nebentrommel, die exzentrisch angebracht sind und unterschiedliche Durchmesser haben, ausgebildet ist;
Fig. 5 die gleiche Vorrichtung, in der die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens in Form eines endlosen Haupt- und eines Nebenbandes ausgebildet ist;
Fig. 6 die gleiche Vorrichtung, in der die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens in Form eines Haupt- und eines Nebenrings, die koaxial angebracht sind und zylindrische Innenflächen haben, ausgebildet ist;
Fig. 7 die gleiche Vorrichtung, in der die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens in Form eines Haupt- und eines Nebenrings mit geneigten inneren Seitenflächen ausgebildet ist;
Fig. 8 die gleiche Vorrichtung, in der die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens in Form einer Haupttrommel und eines Nebenrings, die koaxial aufgestellt sind, ausgebildet ist;
Fig. 9 die gleiche Vorrichtung, in der die Einrichtung zum Formen eines Metallfadens in Form von zwei Nebentrommeln und einer zwischen ihnen mit gleichem Durchmesser angebrachten Haupttrommel ausgebildet ist.
Beste Ausführungsvariante der Erfindung
[0122] Die Vorrichtung zum Herstellen von Metallfäden enthält eine Einrichtung 1 (Fig. 1) zum Formen eines Metallfadens aus einer Metallschmelze, die eine geschlossene Hauptkühlfläche 2, die in Form der Mantelfläche einer Haupttrommel 3 ausgebildet ist, und eine geschlossene Nebenkühlfläche 4 hat, die ebenfalls in Form einer Mantelfläche einer Nebentrommel 5 ausgebildet ist. Die Durchmesser der Trommeln 3 und 5 sind gleich, wobei die Trommel 3 koaxial zur Trommel 5 liegt und so angebracht ist, daß ihre Flächen 2 und 4 sich in unmittelbare Nähe voneinan der befinden und so aneinander anschließen, daß die Erzeugende der Fläche 2 der Haupttrommel 3 mit der Erzeugenden der Fläche 4 der Nebentrommel 5 zusammenfällt. Die auf entsprechenden Wellen 6, 7 montierten Trommeln 3, 5 sind mit entsprechenden Antrieben 8, 9 zur Drehbewegung über Muffen 10, 11 verbunden. Die Wellen 6, 7 liegen drehbar auf Lagern 12, 13, die mit einem Gestell 14 verbunden sind. Als Antriebe werden Gleichstrommotore benutzt, damit die Trommeln 3, 5 sich sowohl in entgegengesetzten Richtungen (Fig. 1), als auch in einer Richtung (Fig. 2) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen können.
[0123] Über den Kühlflächen 2 und 4 (Fig. 1) ist ein Speiser 15 beweglich angebracht, dessen Düse 16 eine Austrittsöffnung 17 für die Zuführung der Metallschmelze 18 auf die Flächen 2 und 4 hat.
[0124] Der Speiser 15 ist mit einem Antrieb 19 verbunden, der auf einem Gestell 20 montiert ist, damit er längs der Drehachse der Trommeln 3 und 5 bewegt werden kann. Der Antrieb 19 stellt eine Stütze 21 dar, die an den Enden ein nicht teilbares und ein teilbares Auflager 22, 23 hat. In den Auflagern 22 und 23 ist an Wälzlagern eine Bewegungsschraube 24 befestigt, die von einem Motor 25 über einen Zahnradtrieb 26 in Drehung versetzt wird. Auf der Bewegungsschraube 24 sitzt eine Mutter 27, die eine Translationsbewegung ausführt. Um die Drehung der Mutter 27 zu verhindern, ist in der Stütze 21 eine Nut 28 vorgesehen. An der Mutter 27 ist eine Konsole 29 befestigt, die den Speiser 15 trägt. Mit Hilfe eines ähnlichen Antriebs erfolgt die Bewegung des Speisers 15 senkrecht zur Drehachse der Trommeln 3 und 5 und um seine eigene Achse herum.
[0125] Eine Einrichtung 30 zur Aufnahme des Hauptmetallfadens 31 und eine Einrichtung 32 zur Aufnahme des Nebenmetallfadens 33 sind auf der Seite des Abgangs des Metallfadens 31 von der Trommel 3 bzw. des Fadens 33 von der Trommel 5 aufgestellt. Die Einrichtungen 30 und 32 sind in Form von Spulen mit Greifern ausgebildet, die so aufgestellt sind, daß ihre Drehachsen parallel zu den Ach sen der Wellen 6 und 7 verlaufen.
[0126] Bei einer Variante hat die Einrichtung 1 zum Formen eines Metallfadens (Fig. 3) eine geschlossene Hauptkühlfläche 2 in Form einer geneigten Mantelfläche der Haupttrommel 3 und eine geschlossene Nebenkühlfläche 4 in Form einer geneigten Mantelfläche der Nebentrommel 5. Solch eine konstruktive Ausführung der Einrichtung 1 ermöglicht die Herstellung eines natürlich verdrillten Haupt- und Nebenmetallfadens 31, 33.
[0127] Bei einer anderen Variante ist die die Haupttrommel 3 und die Nebentrommel 5 (Fig. 2) enthaltende Einrichtung 1 dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Nebentrommel 5 eine Nebentrommel 34 (Fig. 4) verwendet wird, deren Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Haupttrommel 3 ist, wobei die Trommeln 3 und 34 mit einer Exzentrizität gelagert sind. Ohne die Bewegungsgeschwindigkeit der Flächen 2 und 4 (Fig. 2) zu ändern, kann man dadurch die Dauer des Kontakts des Nebenmetallfadens 33 mit der Kühlfläche 4 der Nebentrommel 34 (Fig. 4) verlängern und sie dadurch an die Dauer des Kontakts des Hauptmetallfadens 31 mit der Kühlfläche 2 der Trommel 3 annähern, wodurch sich in beiden Metallfäden 31 und 33 eine amorphe Struktur bildet. Zum besseren Verständnis des Wesens dieses Vorgangs muß gesagt werden, daß bei der Drehung der Trommeln 3 und 5 (Fig. 2) mit gleichem Durchmesser in einer Richtung notwendige Bedingung für die Herstellung eines Haupt- und eines Nebenmetallfadens 31, 33 aus der Schmelze 18 die Ungleichheit der linearen Bewegungsgeschwindigkeiten der Flächen 2 und 4 ist. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Fläche 4 der Nebentrommel 5 um einen bestimmten Wert größer als die Bewegungsgeschwindigkeit der Fläche 2 der Haupttrommel 3 ist, sind die auf den Nebenmetallfaden 33 einwirkenden abwerfenden Fliehkräfte größer als die auf den Hauptmetallfaden 31 einwirkenden abwerfenden Fliehkräfte. Dadurch wird die Dauer des Kontakts des Nebenmetallfadens 31 mit der Kühlfläche 4 im Vergleich zur Dauer des Kontakts des Hauptmetallfadens 31 mit der Kühlfläche 2 verkürzt, wodurch in einer Reihe bekannter Stoffe keine amorphe Struktur entsteht. Durch eine Vergrößerung des Durchmessers der Nebentrommel 34 (Fig. 4) bei einer linearen Bewegungsgeschwindigkeit ihrer Fläche 4, die größer als die lineare Bewegungsgeschwindigkeit der Fläche 2 ist, wird eine Verringerung der Wirkung der abwerfenden Fliehkräfte auf den Nebenmetallfaden 33 erzielt, was eindeutig von einer Verlängerung der Dauer des Kontakts des Fadens 33 mit der Fläche 4 der Nebentrommel 34 zeugt.
[0128] Zur Ausschaltung der Wirkung der abwerfenden Fliehkräfte auf die entstehenden Haupt- und Nebenmetallfäden 31, 33 ist es zweckmäßig, die Einrichtung 1 zum Formen eines Metallfadens in Form eines endlosen Hauptbandes 35 (Fig. 5) mit einer geschlossenen Hauptkühlfläche 2, das auf Walzen 36, 37 liegt, und eines endlosen Nebenbandes 38, das auf Walzen 39, 40 liegt, auszubilden. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Walzen 36 und 37 koaxial zu den Walzen 39, 40 angeordnet sind, wodurch ein guter Anschluß des endlosen Nebenbandes 38 an das endlose Hauptband 35 auf der gesamten, von den Walzen 36, 37 begrenzten Länge erreicht wird. Dabei fällt die Erzeugende der Seitenfläche des endlosen Hauptbandes 35 mit der Erzeugenden der Seitenfläche des endlosen Nebenbandes 38 auf dem von den Walzen 36, 39 und 37, 40 begrenzten Abschnitt zusammen. Bei der Zuführung der Schmelze auf die sich zwischen den Walzen 36 und 37 auf geradlinigen Bahnen bewegenden Abschnitte der Bänder 35 und 38 wirken keine abwerfenden Fliehkräfte auf die entstehenden Fäden 31 und 33 ein, wodurch die Dauer des Kontakts der entstehenden Fäden 31 und 33 mit den Flächen 2 bzw. 4 verlängert und so die Bildung der im Material der Fäden 31, 33 gewünschten amorphen oder feinkristallinen Struktur gewährleistet wird.
[0129] Zur Verbesserung des Wärmekontakts zwischen den entstehenden Fäden 31 und 33 (Fig. 6) ist es zweckmäßig, die Einrichtung zum Formen der Fäden in Form eines Hauptrings 41 mit einer inneren Seitenhauptkühlfläche 2 und eines Nebenrings 42 mit einer inneren Seitennebenkühlfläche 4 auszubilden, die koaxial zueinander installiert werden. Die Seitenflächen 2 und 4 der Ringe 41 und 42 können zylindrische Form haben, in diesem Fall ist es jedoch aus bekannten Gründen schwierig, breite Fäden 31 und 33 herzustellen auf Grund der Schwierigkeit beim Abnehmen der Fäden von den Kühlflächen 2, 4 und beim Wegführen der Fäden. Es ist zweckmäßig, die Innenflächen 2 und 4 der Ringe 41 und 42 (Fig. 7) zur Drehachse der Ringe hin geneigt auszuführen, wodurch das Wegführen der Fäden 31 und 33 nach außen mit Hilfe bekannter Mittel erleichtert wird. Bei solch einer Zuführung der Schmelze 18 auf die Kühlflächen wird eine höhere Abkühlungsgeschwindigkeit des Materials der Fäden 31 und 33 erreicht und die Entstehung der gewünschten amorphen Struktur in den Fäden gewährleistet.
[0130] Bei der Herstellung natürlich verdrillter Fäden 31 und 33 ist es zweckmäßig, die Einrichtung 1 zum Formen von Metallfäden in Form einer Haupttrommel 43 (Fig. 8) mit einer Hauptkühlfläche 2, die die Stirnfläche der Haupttrommel 43 darstellt, und eines Nebenrings 44 mit einer Nebenkühlfläche 4, die ebenfalls eine Stirnfläche des Rings 44 darstellt, auszubilden, die koaxial zueinander aufgestellt sind. Bei der Zuführung der Schmelze 18 auf die Flächen 2, 4 der Trommel 43 und des Rings 44 entstehen auf ihnen Fäden 31 und 33, die entsprechend Radien natürlich verdrillt sind, die den Radien der Zuführung der Schmelze auf die entsprechenden Kühlflächen 2, 4 entspricht. Dabei entspricht der größere Radius des Hauptfadens 31 dem kleineren Radius des Nebenfadens 33. Bei einer kontinuierlichen Bewegung des Speisers in Richtung zu der Drehachse der Trommel 43 und des Rings 44 hin entstehen natürlich verdrillte Fäden 31 und 33 mit einer kontinuierlich sich ändernden Breite. Beim Aufwickeln solcher Fäden auf Rollen bekommen diese die Form von kegelförmigen Rotationskörpern, in denen die Wicklungen in senkrecht zur Drehachse der Rolle stehenden Ebenen liegen.
[0131] Bei der Herstellung eines Fadens 31 (Fig. 1) mit konstanter Breite und unterschiedlicher Dicke ist es zweck mäßig, die in Form einer Haupt- und einer Nebentrommel 3, 5 ausgebildete Einrichtung 1 mit noch einer Nebentrommel 45 (Fig. 9) mit einer Nebenkühlfläche 46 in Form der Mantelfläche der Trommel 45 auszurüsten. Die Trommel 45 hat den gleichen Durchmesser wie die Trommeln 3, 5 (Fig.1) und ist koaxial zu ihnen angeordnet. Dabei ist es zweckmäßig, die Trommel 45 (Fig. 9) und die Trommeln 3, 5 mit Hilfe von Wälz- oder Gleitlagern auf einer Achse anzubringen. Es ist nicht schwer, die Trommel 45 durch den Antrieb 9 (Fig. 1) für die Drehbewegung der Trommel 5 in Drehung zu versetzen. Bei einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptkühlfläche 2 der Trommel 3 (Fig.9) ändert sich nur die Dicke des Hauptfadens 31, während seine Breite konstant bleibt und nur durch die Breite der Fläche 2 der Trommel 3 bestimmt wird. Die Nebenfäden 33 und 47 werden bei der Drehung der Trommeln 5, 45 entgegen der Drehrichtung der Trommel 3 von einem Bunker aufgenommen und wieder eingeschmolzen. Durch Austauschen der mittleren Trommel 3 gegen eine andere kann man einen Faden 31 mit einer anderen Typenbreite herstellen, die durch die Breite der neuen Trommel bestimmt wird. Als notwendige Bedingung beim Austausch der mittleren Trommel 3 gegen eine neue gilt, daß die Breite des zugeführten Schmelzstroms 18 größer als die Breite der mittleren Trommel 3 sein muß.
[0132] Die Vorrichtung zum Herstellen von Metallfäden wird wie folgt betrieben.
[0133] In den Speiser 15 (Fig. 1) schüttet man das Beschikkungsgut, schmilzt es mit Hilfe einer Induktionserwärmungseinrichtung und überhitzt die Schmelze über ihre Schmelztemperatur hinaus um einen bestimmten Wert, gewöhnlich um 100
oC. Die koaxial zur Nebentrommel 5 aufgestellte Haupttrommel 3 wird mit Hilfe der Antriebe 8 und 9 zur Drehbewegung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und in einer vorgegebenen Richtung in Drehung versetzt. Den Speiser 15 bringt man in eine bestimmte Stellung über den Trommeln 3 und 5. Die Schmelze 18 fließt von selbst oder durch den Druck eines austreibenden Gases durch die Öffnung 17 der Düse 16 auf die Hauptkühlfläche 2 und die Nebenkühlfläche 4 der Trommeln 3 und 5. Beim Auftreffen der Schmelze 18 auf die Flächen 2 und 4 zerfließt sie und bildet eine einheitliche Pfütze, sowohl auf der Fläche 2 als auch auf der Fläche 4 der Trommeln 3 und 5. Infolge der gegenseitigen Bewegung der Flächen 2 und 4 relativ zueinander wird aus der einheitlichen Pfütze der Schmelze 18 ein Haupt- und ein Nebenfaden 31, 33 geformt, die in Bewegungsrichtung der Flächen 2 und 4 unter Einwirkung der Fliehkräfte abgeworfen und auf Rollen aufgewickelt werden. Bei einer stufenartigen Bewegung des Speisers 15 quer zur Bewegungsrichtung der Flächen 2 und 4 wird auch dementsprechend stufenartig die Breite der Pfütze der Schmelze 18 auf diesen Flächen umverteilt, wodurch sowohl auf der Hauptfläche 2, als auch auf der Nebenfläche 4 Fäden mit verschiedener Breite hergestellt werden können. Bei einer symmetrischen Zuführung der Schmelze 18 auf die Kühlflächen 2, 4 und deren Drehung in entgegengesetzten Richtungen mit gleichen Geschwindigkeiten bekommt man gleichbreite und -dicke Fäden 31 und 33. Durch das Bewegen des Speisers 15 kann man eine solche Breite der Pfütze der Schmelze 18 auf der Fläche 2 der Haupttrommel 3 einstellen, daß ein Hauptfaden mit quadratischem Querschnitt entsteht. Bei einer kontinuierlichen Bewegung des Speisers 15 in Querrichtung bekommt sowohl der Hauptfaden 31, als auch der Nebenfaden 33 eine keilartige Form, d.h., seine Breite ändert sich ununterbrochen längs des Fadens.
[0134] Bei der Drehung der Trommel 3 (Fig. 2) und der Trommel 5 in einer Richtung funktionert die Vorrichtung ähnlich, jedoch mit dem Unterschied, daß die Aufnahmevorrichtungen nur auf einer Seite von der Einrichtung 1 zum Formen von Metallfäden aufgestellt werden. Bei der gleichgerichteten Bewegung der Flächen 2 und 4 kann man infolge des Unterschieds der Bewegungsgeschwindigkeiten dieser Flächen 2, 4 keine Fäden 31, 33 mit gleicher Dicke herstellen.
[0135] Wenn die Einrichtung 1 in Form einer Haupttrommel 3 (Fig. 4) und einer Nebentrommel 34, die exzentrisch aufgestellt sind, ausgeführt ist, funktioniert die Vorrichtung ähnlich und liefert einen Hauptfaden 31 und einen Nebenfaden 33 mit einer amorphen Struktur infolge eines länger andauernden Kontakts des Fadens 33 mit der Fläche 4 der Trommel 34. Wenn die Einrichtung 1 zum Formen von Metallfäden in Form eines auf zwei Walzen 36, 37 (Fig. 5) liegenden endlosen Hauptbandes 35 und eines auf zwei Walzen 39, 40 liegenden endlosen Nebenbandes 38 ausgebildet ist, das an das Hauptband 35 auf dem Abschnitt zwischen den Walzen 36, 37 anschließt, funktioniert die Vorrichtung in ähnlicher Weise. Der Speiser 15 wird über den Bändern 35 und 38 auf dem Abschnitt, auf dem sie sich auf geradlinigen Bahnen bewegen, in Stellung gebracht, wodurch die Wirkung von abwerfenden Fliehkräften auf die entstehenden Fäden 31 und 33 ausgeschaltet wird. Die Bänder 35 und 38 werden in eine gegenseitige Bewegung von entsprechenden Antriebswalzen 36 und 39 gesetzt, die mit den Antrieben 8, 9 zur Drehbewegung verbunden sind.
[0136] Wenn die Einrichtung 1 in Form eines Hauptrings 41 (Fig. 6) und eines koaxial zu ihm angebrachten Nebenrings 42 ausgebildet wird, die ebenfalls mit Hilfe der Antriebe 8 und 9 in eine gegenseitige Bewegung gesetzt werden, funktioniert die Vorrichtung ähnlich, jedoch mit dem Unterschied, daß die Schmelze auf die inneren Seitenflächen 2 und 4 des Haupt- und des Nebenrings 41, 42 zugeführt wird. In Abhängigkeit von der Form der Innenflächen der Ringe, die geneigt oder zylindrisch sein können, verwendet man diese oder jene bekannte Einrichtung zum Aufnehmen und Wegführen der Fäden 31 und 33 aus den Ringen 41, 42.
[0137] Wenn die Einrichtung 1 zum Formen von Metallfäden in Form einer Haupttrommel 43 (Fig. 8) und eines koaxial zu ihr aufgestellten Nebenrings 44 ausgebildet ist, funktioniert die Vorrichtung in ähnlicher Weise. Der Speiser 15 wird über den Stirnflächen 2, 4 der Trommel 43 und des Rings 44 aufgestellt. Die entstehenden Fäden 31 und 33 haben eine Krümmung, die dem Radius der Flächen 2 und 4 entspricht, auf die die Schmelze 18 zugeführt wird. Wenn der Speiser 15radial zur Drehachse der Trommel 43 und des Rings 44 bewegt wird, ändert sich dementsprechend die Breite der entstehenden Fäden 31 und 33.
[0138] Wenn die Einrichtung 1 zum Formen von Metallfäden in Form von zwei Nebentrommeln 5 (Fig. 9) und einer Haupttrommel 3 ausgebildet ist, die koaxial auf einer Achse aufgestellt sind, gleichen Durchmesser haben und mit den Antrieben 8, 9 für ihre Bewegung verbunden sind, funktioniert die Vorrichtung ähnlich, jedoch mit dem Unterschied, daß die Breite der Austrittsöffnung 17 der Düse 16 des Speisers 15 größer als die Breite der Haupttrommel 3 ist. Das gewährleistet die Entstehung eines Hauptfadens 31 mit einer Breite, die der Breite der Trommel 3 gleicht. Wenn die Dicke des Fadens 31 geändert werden soll, braucht man nur die Bewegungsgeschwindigkeit der Hauptkühlfläche 2 der Trommel 3 zu ändern. Die Breite des Hauptfadens 31 bleibt dabei konstant und gleicht der Breite der Trommel 3. Beim Drehen der Nebentrommeln 5 und 45 entgegengesetzt zur Drehrichtung der Trommel 3 können die Nebenfäden 33 und 47 in einem Bunker aufgefangen werden.
[0139] Ungeachtet der großen Anzahl der hier beschriebenen und empfohlenen Konstruktionsvarianten der Vorrichtung sind sich Fachleute bewußt, daß auch noch andere Änderungen der Form und der Details möglich sind, ohne das Wesen und den Umfang der Erfindung dabei zu verlassen.
[0140] Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung und demonstrieren optimale Ausführungsvarianten.
Beispiel 1
[0141] Es wird eine in Fig. 1 abgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Metallfäden verwendet.
[0142] Die wassergekühlten Haupt- und Nebentrommeln bestehen aus sauerstoffreiem Kupfer und haben einen Durchmesser von je 300 mm und eine Breite von je 40 mm. Der Speiser für die Zuführung der Metallschmelze stellt einen Quarztiegel dar, in dessen Boden sich eine Düse mit einer Austrittsöffnung von 0,5 mm in Durchmesser befindet.
[0143] Zusammensetzung der verwendeten Metallschmelze: Fe₈₃B₁₇.
[0144] Die technischen Kennwerte des Prozesses der Herstellung von Metallfäden sind folgende: Drehgeschwindigkeit der Trommeln - 2800 U/min, Drehrichtung der Trommeln - entgegenlaufend, Druck des austreibenden Gases Argon - 0,035 MPa, Zwischenraum zwischen der Düse des Tiegels und den Kühlflächen der Trommeln - 2 mm, die Düse des Tiegels steht symmetrisch relativ zur Linie des Zusammenschlusses der Kühlflächen der Trommeln und senkrecht zu den Flächen, Temperatur der zugeführten Metallschmelze - 1350
oC.
[0145] Man erhält gleichzeitig zwei Metallfäden, einen Haupt- und einen Nebenfaden mit je 22 µm Dicke, 0,31 µm Breite und unbegrenzter Länge. Die Röntgen-Strukturanalyse ergab eine amorphe Struktur der hergestellten Metallfäden.
Beispiel 2
[0146] Es werden Metallfäden in Form von Bändern mit einer amorphen Struktur aus der Legierung FeSi₁₀B₁₂ hergestellt.
[0147] Die Ausrüstung ist die gleiche wie die im Beispiel 1 verwendete. Man verwendet eine Haupt- und eine Nebentrommel, die wassergekühlt sind, aus sauerstoffreiem Kupfer bestehen und einen Durchmesser von je 300 mm und eine Breite von je 40 mm haben. Der Speiser für die Zuführung der Metallschmelze stellt einen Quarztiegel dar, in dessen Boden sich eine Düse mit einer rechteckigen Austrittsöffnung mit den Abmessungen 0,2 x 10,0 mm befindet.
[0148] Die technischen Kennwerte des Herstellungsprozesses der Metallfäden sind folgende: Drehgeschwindigkeit der Trommeln - 2600 U/min, Drehrichtung der Trommeln - entgegenlaufend, Druck des austreibenden Gases Argon - 0,035 MPa, Zwischenraum zwischen der Düse des Tiegels und den Kühlflächen der Trommeln - 0,6 mm, die Düse des Tiegels wird vor Beginn des Prozesses über der Hauptkühlfläche der Haupttrommel in Stellung gebracht, während der Zuführung der Schmelze bewegt man die Düse des Tiegels längs der Drehachse der Trommeln mit einer Geschwindigkeit von 2 mm/s in Richtung zur Nebentrommel hin, die Schmelze wird senkrecht auf die Kühlflächen zugeführt, Temperatur der zugeführten Schmelze - 1300
oC.
[0149] Man erhält einen Haupt- und einen Nebenmetallfaden als keilförmige Bänder mit 16 µm Dicke, 200 m Länge und einer kontinuierlich sich von 10,2 mm bis auf 0 bei 200 m Länge verringernden Breite. Die Röntgen-Strukturanalyse ergab eine amorphe Struktur.
Beispiel 3
[0150] Es wird eine in Fig. 9 abgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Metallfäden verwendet.
[0151] Die Haupt- und zwei Nebentrommeln bestehen aus sauerstoffreiem Kupfer, sind wassergekühlt und haben einen Durchmesser von je 300 mm. Die Breite der mittleren Haupttrommel beträgt 8 mm, die Breite der Nebentrommeln - 10 mm. Der Speiser für die Zuführung der Metallschmelze stellt einen Quarztiegel dar, in dessen Boden sich eine Düse befindet, deren Austrittsöffnung die Abmessungen 0,2 x 10 mm hat.
[0152] Zusammensetzung der verwendeten Metallschmelze: FeSi₁₀B₁₂.
[0153] Der Herstellungsprozeß der Metallfäden ist durch folgende technische Werte gekennzeichnet. Drehgeschwindigkeit der Trommeln - 2600 U/min, Drehrichtung der zwei Nebentrommeln relativ zur Drehrichtung der Haupttrommel - entgegenlaufend, Druck des austreibenden Gases Argon - 0,035 MPa, Zwischenraum zwischen der Düse des Tiegels und den Kühlflächen der Trommeln - 0,6 mm, die Düse des Speisers gibt die Schmelze gleichzeitig auf die Kühlflächen aller drei Trommeln senkrecht zu den Kühlflächen, Temperatur der zugeführten Metallschmelze - 1300
oC.
[0154] Man erhält einen Haupt- und einen Nebenmetallfaden mit 16 µm Dicke und unbegrenzter Länge. Die Breite des Hauptfadens beträgt 8 mm, die Breite der Nebenfäden - je 1,1 mm.
[0155] Die Röntgen - Strukturanalyse ergab eine amorphe Struktur der Fäden.
Beispiel 4
[0156] Es werden Fäden mit einer amorphen Struktur aus der Legierung FeSi₁₀B₁₂ hergestellt.
[0157] Die Ausrüstung und die Herstellungstechnologie der Metallfäden sind die gleichen wie im Beispiel 3, jedoch mit dem Unterschied, daß die Drehgeschwindigkeit der mittleren Haupttrommel 3000 U/min beträgt.
[0158] Man erhält einen Hauptmetallfaden mit 8 mm Breite und 13 µm Dicke und zwei Nebenmetallfäden mit je 1,1 mm Breite und 16 µm Dicke.
[0159] Die Röntgen - Strukturanalyse ergab eine amorphe Struktur der Metallfäden.
Industrielle Anwendbarkeit
[0160] Am effektivsten kann die vorliegende Erfindung bei der Herstellung von Metallfäden mit einer amorphen und feinkristallinen Struktur in Form von Draht mit quadratischem Querschnitt, Band mit einer konstanten Dicke und einer allmählich sich ändernden Breite und Band mit einer geforderten Breite und glatten Rändern verwendet werden. Dabei sind keine speziellen Arbeitsgänge zum Längsschneiden der Metallfäden erforderlich.
[0161] Die Einmaligkeit der mechanischen und physikalischen Kennwerte der Metallfäden mit amorpher und feinkristalliner Struktur bestimmt ihr Anwendungsgebiet in der Elektrotechnik, in der Elektronik, im Apparatebau und in anderen Industriezweigen.