Verfahren und Einrichtung zur Herstellung rotationssymmetrischer Körper

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Körpern durch Versprühen einer Metallschmelze, Auffangen der so erzeugten Metalltröpfchen auf eine rotierende Unterlage, wobei die Unterlage nach einer vollständigen Umdrehung mit Metalltröpfchen voll belegt ist und Fortbewegen der Unterlage, unter Bei­behaltung der Rotation, aus der Auffangstellung bzw. Sprühebene. Um bisher bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß der erzeugte Körper über seine gesamte Länge einen möglichst gleichbleibenden Durchmesser auf­weist, wird vorgeschlagen, daß die Lage der Sprühebene während der Metalltröpfchenzufuhr fortlaufend ermittelt und die Bewegungsgeschwindigkeit der Unterlage und/oder der Massenstrom der Metalltröpfchen derart geregelt werden, daß eine vorgegebene Soll-Lage der Sprühebene eingehalten wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Körpern durch Versprühen einer Metallschmelze, insbesondere einer Stahlschmelze.

[0002] Die Herstellung von Rundprodukten durch Sprühkompaktieren ist bekannt, z.B. aus der EP-A1 0 225 732, der EP-A1 0 188 944 oder der GB-PS 1 599 392. Allen Verfahren ist gemeinsam, daß Schmelze mit Hilfe einer Düse zerstäubt wird und die so erzeugten Metalltröpfchen auf einer rotierenden Unterlage, sei es ein Teller mit vertikaler Drehachse oder eine Unterlage mit schräger oder horizontal liegender Drehachse, aufgefangen werden.

[0003] Geometrie und Abmessung des erzeugten Produktes sind dabei abhängig von der pro Zeiteinheit durchgesetzten Schmelzenmenge, dem Pendelwinkel der Düse, dem Abstand der Düse von der Unterlage und der Geschwindigkeit, mit der die Unterlage von der Düse weg bzw. an der Düse vorbeigeführt wird. Dabei ist man bestrebt, eine vorgegebene Abmessung eines Produktes durch Beibehaltung des Massenstromes des Metalles und einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit der Unterlage konstant zu halten.

[0004] Dies gelingt jedoch nicht in einer zufriedenstellenden Weise.

[0005] Zur Herstellung von Rundknüppeln mit endlicher Länge wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem die Metalltröpfchen auf einen horizontal liegenden Teller, der um eine vertikale Achse rotiert, aufgesprüht werden und der Teller vertikal abgesenkt wird.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren dahingehend zu verbessern, daß der erzeugte Körper über seine gesamte Länge einen möglichst gleichbleibenden Durchmesser aufweist.

[0007] Die Erfindung geht dabei aus von einem Verfahren zur Herstellung von rotationssymetrischen Körpern durch Versprühen einer Metallschmelze, Auffangen der so erzeugten Metalltröpfchen auf einer rotierenden Unterlage, wobei die Unterlage nach einer vollständigen Umdrehung mit Metalltröpfen voll belegt ist und Fortbewegen der Unterlage, unter Beibehaltung der Rotation, aus der Auffangstellung (Sprühebene) und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Sprühebene wahrend der Metalltröpfchenzufuhr fortlaufend ermittelt und die Bewegungsgeschwindigkeit der Unterlage und/oder der Massenstrom der Metalltröpfchen derart geregelt werden, daß eine vorgegebene Soll-Lage der Sprühebene eingehalten wird.

[0008] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Lage der Sprühebene durch eine optisch arbeitende Sender-Empfänger-Einheit erfaßt. Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Sender ausgestrahltes Lichtband parallel zu einer Ebene der Abzugsrichtung des rotationssymmetrischen Körpers liegt. Wesentlich im Sinne der Erfindung ist dabei, daß das Lichtband den Körper außerhalb einer von den Metalltröpfchen beaufschlagten Fläche der Sprühebene schneidet. Eine Abwandlung der Erfindung ist dadurch möglich, daß anstelle der optisch arbeitenden Senden-Empfänger-Einheit, worunter auch Systeme mit magnetischen Wellenfronten zur Detektion verstanden werden, eine solche benutzt wird, die auch beliebig im Raum oberhalb der Sprühebene angeordnet ist und auf akustischer Basis arbeitet.

[0009] Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung von einer Einrichtung aus, bestehend aus einem Vorratsgefäß und einer Düse für die zu zerstäubende Schmelze, einer in Abstand von der Düse angeordneten, rotierenden, von der Düse mittels einer Transportvorrichtung fortbewegbaren Unterlage zum Auffangen der zerstäubten Schmelze, wobei die Düse und die Unterlage in einer Kammer angeordnet sind. Diese Einrichtung wird erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, daß im Bereich der Sprühebene seitlich der Unterlage ein Sender und ein Empfänger angeordnet sind, derart, daß die Unterlage bzw. die Sprühebene im Strahlengang des Senders liegt und daß der Empfänger mit einem dem Meßwert des Empfängers verarbeitenden Regler und der Regler mit der Transportvorrichtung und/oder einer Stelleinrichtung für die Schmelzendurchflußmenge verbunden ist.

[0010] Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Gemäß der Zeichnung befindet sich die zu zerstäubende Schmelze in einem Vorratsgefäß 1. Die Schmelze tritt aus einer Öffnung im Boden des Vorratsgefäßes 1 aus und wird in der Düse 2 zu feinen Tröpfchen zerstäubt. Die Düse 2 ist pendelnd aufgehängt und der Pendelbereich wird durch den Pendelwinkel α angegeben. Damit ist es möglich, einen einstellbaren Bereich auf einer Unterlage 3 zu bestreichen. In der Startposition ist damit die Lage der Sprühebene 4 definiert. Die Zeichnung zeigt die Unterlage 3 in abgesenkter Position und die Sprühebene 4 wird von der freien Stirnseite des bereits erzeugten Körpers 5 gebildet. Die Unterlage 3 wird von einer Stange 6 getragen. An die Stange 6 greift eine Transportvorrichtung 7 an, die ein Absenken der Stange 6 und damit der Unterlage 3 ermöglicht. Der erzeugte Körper 5 wird durch eine Führung 8 in der gewünschten Lage gehalten.

[0011] Die Düse 2 und die Unterlage 3 befinden sich innerhalb einer mit Inertgas gefüllten Kammer 9.

[0012] Gemäß der Erfindung sind nun in der Kammer 9, in oder an den Seitenwänden befestigt, in Höhe der Sprühebene 4 Mittel 10, 11 zum Erfassen der Lage der Sprühebene 4 - also entweder beim Start des Sprühvorganges der Auflage 3 oder während des Sprühvorganges der freien Stirnfläche des Körpers 5 - seitlich neben dem zu erzeugenden Körper 5 angeordnet. Die Mittel 10, 11 bestehen aus einem Sender 10 und einem Empfänger 11 an sich bekannter Bauart. Der Sender 10 gibt nichtstreuende Meßstrahlen in Form eines Bandes 12 ab, vorzugsweise in Form von Laserstrahlen. Das Band 12 liegt in einer Ebene parallel zur Absenkrichtung der Unterlage 3 in einem Bereich, daß das vom Sender 10 ausgestrahlte Lichtband 12 den Körper 5 außerhalb einer von den Metalltröpfchen beaufschlagten Fläche der Sprühebene 4 schneidet. Dem Sender 10 liegt der Empfänger 11 mit dem Strahlenband entsprechend zugeordneten lichtempfindlichen Zellen gegenüber. Aus der optischen "Belegung" der lichtempfindlichen Zellen kann direkt die Lage der Unterlage 3 bzw. der Sprühebene 4 ermittelt werden. Die Meßwerte des Empfängers 11 werden einem Regler 13 zugeführt, der eine Auswertung der Meßwerte und einen Vergleich mit einem Soll-Wert der Lage der Sprühebene 4 vornimmt. Abweichungen vom Soll-Wert werden durch eine entsprechende Steuerung der Transportvorrichtung 7 im Sinne einer entsprechenden Erhöhung oder Verringerung der Absenkgeschwindigkeit der Stange 6 korrigiert. Ebenso ist es möglich, die Sprühebene 4 durch steuernden Eingriff des Reglers 13 auf entsprechende Stellmittel zur Regelung der Ausflußmenge der Schmelze aus dem Vorratsgefäß 1 konstant zu halten. Stellmittel sind dabei entweder der Antrieb eines Schieberverschlusses oder einer Stopfenstange des Vorratsgefäßes oder für den Fall, daß bei konstantem Ausflußquerschnitt der Öffnung des Vorratsgefäßes 1 für die Durchflußmenge die Füllhöhe maßgebend ist, eine entsprechende Änderung der in das Vorratsgefäß nachzuführenden Schmelzenmenge.

[0013] Mit der Erfindung wird also vermieden, daß durch eine unregelmäßige Absenkgeschwindigkeit oder Veränderung des Massenstromes der Metalltröpfchen die Sprühebene aus ihrer vorgegebenen Lage abwandert und damit eine Verringerung oder auch Vergrößerung des vorgegebenen Durchmessers nach sich zieht.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Körpern durch Versprühen einer Metallschmelze, Auffangen der so erzeugten Metalltröpfchen auf eine rotierende Unterlage, wobei die Unterlage nach einer vollständigen Umdrehung mit Metalltröpfchen voll belegt ist und Fortbewegen der Unterlage, unter Beibehaltung der Rotation, aus der Auffangstellung bzw. Sprühebene,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lage der Sprühebene während der Metalltröpfchenzufuhr fortlaufend ermittelt und die Bewegungsgeschwindigkeit der Unterlage und/oder der Massenstrom der Metalltröpfchen derart geregelt werden, daß eine vorgegebene Soll-Lage der Sprühebene eingehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lage der Sprühebene durch eine optisch arbeitende Sender-Empfänger-Einheit erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein vom Sender ausgestrahltes Lichtband in der Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Abzugsrichtung und die Breite des Lichtbandes parallel zu einer Ebene der Abzugsrichtung des rotationssymmetrischen Körpers liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lichtband den Körper außerhalb einer von den Metalltröpfchen beaufschlagten Fläche der Sprühebene schneidet.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Vorratsgefäß und einer Düse für die zu zerstäubende Schmelze, einer in Abstand von der Düse angeordneten, rotierbaren, von der Düse durch Transportmittel fortbewegbaren Unterlage zum Auffangen der zerstäubten Schmelze, wobei die Düse und die Unterlage in einer Kammer angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich oder oberhalb der Sprühebene (4) ein Sender (10) und ein Empfänger (11) angeordnet sind derart, daß die Unterlage (3) bzw. die Sprühebene (4) im Strahlengang des Senders (10) liegt, daß der Empfänger (11) mit einem den Meßwert des Empfängers (11) verarbeitenden Regler (13) und der Regler (13) mit den Transportmitteln (7) und/oder einer Stelleinrichtung für die Schmelzendurchflußmenge verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß Sender (10) und Empfänger (11) für die Erzeugung bzw. Verarbeitung eines Lichtbandes ausgelegt sind und im Bereich der Sprühebene (4) seitlich der Unterlage (3) bzw. der Sprühebene einander gegenüberliegend angeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprühebene (4) im Strahlengang des Senders (10) als Reflexionsfläche der Strahlen dient.

Zeichnung