DE2032895B2

DE2032895B2 - METAL CONTINUOUS CASTING METAL FEDES AND THE LIKE

Info

Publication number: DE2032895B2
Application number: DE19702032895
Authority: DE
Inventors: Stanley Austin Verona Wis.; Rakestraw Lawrence Frederick; Cunningham Robert Ernest; Raleigh N.C.; Dunn (V.St.A.)
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1969-07-02
Filing date: 1970-07-02
Publication date: 1977-02-17
Also published as: GB1325334A; JPS4948820B1; BE752806R; FR2054605B2; FR2054605A2; DE2032895A1; NL7009821A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Fäden aus Metallen, deren Legierungen, Metalloiden oder intermetallischen Verbindungen, die schmelzflüssig aus einer Stranggießdüse in eine gasartige Atmosphäre austreten und dort erstarren und in ihrem schmelzflüssigem Teil unter Wirkung der Oberflächenspannung und der geringen Viskosität der Schmelze zur Einschnürung und anschließenden Zerlegung neigen, wobei vor der Erstarrung auf der Oberfläche des schmelzflüssigen Strahls durch chemische Reaktion mit der gasartigen Atmosphäre eine tragfähige Haut erzeugt wird.The invention relates to a method for the continuous casting of threads made of metals, their alloys, Metalloids or intermetallic compounds that are molten from a continuous casting nozzle into a escape gaseous atmosphere and solidify there and in their molten part under the action of Surface tension and the low viscosity of the melt for constriction and subsequent decomposition tend to be prior to solidification on the surface of the molten jet due to chemical Reaction with the gaseous atmosphere creates a stable skin.

Ein derartiges Verfahren wurde bereits vorgeschlagen (DT-OS 15 08 895). Durch die Ausbildung der tragfähigen Haut längs des schmelzflüssigen Strahls vor seiner Erstarrung können auch aus solchen Werkstoffen kontinuierliche Fäden stranggegossen werden, deren Schmelze eine sehr geringe Viskosität hat, so daß entsprechend der Widerstand gegen ein Zertropfen des schmelzflüssigen Strahls unter Wirkung der Oberflächenspannung gering ist. Der ältere Vorschlag geht dabei von der Erkenntnis aus, daß sich durch chemische Reaktion mit der gasartigen Atmosphäre in kürzerer Zeit eine tragfähige Haut durch chemische Umsetzung mit einer Komponente des Fadenwerkstoffs oder durch Zersetzung der Gasatmosphäre in Gegenwart des Fadenwerkstoffs und Abscheidung einer Komponente der Gasatmosphäre auf den schmelzflüssigen Strahl bilden läßt, als derjenigen Zeit entspricht, die verstreicht, bis der aus der Düse ausgetretene schmelzflüssige Strahl sich aufgrund seiner Oberflächenspannung zerlegt Hierbei können beispielsweise durch entsprechende Auswahl und Konzentration des reaktiven Bestandteils der Gasatmosphäre und Einstellung der Gastemperatur in Anpassung an die Zusammensetzung der Schmelze und die Strang-Austragsgeschwindigkeit, die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Hautbildung und die Festigkeit der Haut beeinflußt werden.
Die hinreichend schnelle Ausbildung einer tragfähigen Haut um den schmelzflüssigen Strahl wird außerdem durch den Strömungszustand des Strahls nach seinem Austritt aus der Düse beeinflußt Innerhalb der Düsenöffnung wird der Umfangsbereich des ze Strahles an den Rändern der Düsenöffnung stärker abgebremst, als der Kernbereich des Strahls und nach dem Austreten aus der Düsenöffnung strebt der flüssige Strahl unter Wirkung seiner, wenn auch geringen Viskosität in einen Gleichgewichtszustand, was zu *5 entsprechenden Verschiebungen der Oberflächenbereiche des Strahls gegenüber dem Inneren des Strahles führt. Wenn solche Flüssigkeitsverschiebungen noch während der Hautbildung auftreten, können in der bereits gebildeten Haut Risse oder sonstige Verformungen auftreten, durch welche die Tragfähigkeit der Haut entsprechend beeinträchtigt wird. Um dies zu vermeiden, wird gemäß einem weiterem älteren Vorschlag (DT-OS 17 29 190) vorgeschrieben, durch ein maximales Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Düsenöffnung von 5:1 die in der Düsenöffnung selbt auftretenden Verschiebungen der Flüssigkeitsteilchen möglichst gering zu halten, so daß dann auch die am ausgetragenen Strahl hinter der Düsenöffnung auftretenden, zum Gleichgewicht strebenden Verschiebungen geringer sind.Such a method has already been proposed (DT-OS 15 08 895). By forming the stable skin along the molten jet before it solidifies, continuous threads can also be continuously cast from materials whose melt has a very low viscosity, so that the resistance to the molten jet from dripping under the action of surface tension is low. The older proposal is based on the knowledge that through chemical reaction with the gaseous atmosphere a stable skin can be formed in a shorter time through chemical reaction with a component of the thread material or through decomposition of the gas atmosphere in the presence of the thread material and deposition of a component of the gas atmosphere on the lets form molten jet than corresponds to the time that elapses until the molten jet exiting the nozzle breaks down due to its surface tension and the strand discharge speed, the speed and extent of skin formation and the firmness of the skin are influenced.
The sufficiently rapid formation of a viable skin around the molten jet is also affected by the flow state of the beam after its exit from the nozzle within the nozzle opening of the circumferential portion of the ze beam at the edges of the nozzle opening is more decelerated than the core region of the beam and after the Leaving the nozzle opening, the liquid jet tends to reach a state of equilibrium under the effect of its viscosity, albeit low, which leads to corresponding shifts in the surface areas of the jet with respect to the interior of the jet. If such fluid shifts occur while the skin is forming, cracks or other deformations can occur in the skin that has already formed, which accordingly impair the load-bearing capacity of the skin. To avoid this, another older proposal (DT-OS 17 29 190) stipulates that the displacements of the liquid particles occurring in the nozzle opening itself should be kept as low as possible by a maximum ratio of length to diameter of the nozzle opening of 5: 1 that then also the displacements that occur on the discharged jet behind the nozzle opening and strive for equilibrium are smaller.

Auch bei einer solchen Gestaltung der Düsenöffnung kommt es jedoch noch zu einer merklichen Verschiebung der Flüssigkeitsteilchen unmittelbar in den an die Düsenöffnung anschließenden Bereich. Wenn die Haut bereits in diesem Bereich ausgebildet wird, kommt es ebenfalls zu Hautrissen oder Hautverschiebungen, die zu einem ungleichförmigen Querschnitt des erhaltenen Fadens führen. Andererseits beginnt ein nicht durch die Haut stabilisierter Strahl sich bereits vor der endgültigen Zerlegung einzuschnüren. Wenn nun die Haut erst in demjenigen Bereich, in welchem sich schon Einschnürungen am Strahl bilden, fertig ausgebildet wird, kann ebenfalls kein Faden mit gleichförmigem Querschnitt über seine Länge hin erhalten werden. Es entstehen dann vielmehr aufeinander folgende dickere und dünnere Fadenteile über seine Länge hin.Even with such a design of the nozzle opening, however, there is still a noticeable shift of the liquid particles directly into the area adjoining the nozzle opening. When the skin is already formed in this area, there are also cracks or dislocations of the skin lead to a non-uniform cross-section of the thread obtained. On the other hand, one doesn't start by that Skin stabilized beam to constrict before the final dissection. If only now the skin finished in that area in which constrictions are already forming on the beam also, a thread with a uniform cross section along its length cannot be obtained. It then rather thicker and thinner thread parts that follow one another arise over its length.

Somit wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art, bei welchem der schmelzflüssige Strahl durch eine Haut gegen eine Zerlegung vor der Erstarrung gestützt wird, die Herstellung von Fäden mit über ihre Länge hin gleichförmigem Querschnitt zu gewährleisten.The object is thus achieved by the invention in a method of the type mentioned at the beginning which the molten stream is supported by a skin against decomposition before solidification, to ensure the production of threads with a uniform cross-section over their length.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch Einstellen der zur Hautbildung führenden Bedingungen,This is achieved according to the invention in that, by setting the conditions leading to skin formation,

wie die Konzentration des reagierenden Anteils der Gasatmosphäre, die Temperatur der Gasatmosphäre, der Eintrittsstelle des Strahls in die Gasatmosphäre im Abstand von der Mündung der Stranggießdüse, dersuch as the concentration of the reacting part of the gas atmosphere, the temperature of the gas atmosphere, the entry point of the jet into the gas atmosphere at a distance from the mouth of the continuous casting nozzle, the

Gasgeschwindigkeit relativ zum Strahl und der Austragsgeschwindigkeit des Strahls die Ausbildung der Haut zwischen einer ersten Stelle am Strahl (Entspannungspunkt), wo das Strömungsprofil des Strahls ira wesentlichen ausgebildet ist, und einer zweiten Stelle am Strahl (Stelle maximal zulässiger Einschnürung), an welcher die unter der Wirkung der Oberflächenspannung einsetzende Durchmesserverringerung des Strahls 10% des Ausgangsstrahldurchmessers ube-'teigt, eingeleitet wird.Gas velocity relative to the jet and the discharge velocity of the jet the formation of the skin between a first point on the jet (relaxation point), where the flow profile of the jet is substantially defined, and a second location at the beam (point of maximum permissible constriction) at which the under the effect of surface tension incipient diameter reduction of the beam 10% of the output beam diameter increased, initiated will.

Dadurch ist gewährleistet, daß die Hautbildung einerseits in demjenigen Bereich des schmelzflüssigen Strahls, in welchem es noch zu wesentlichen Flüssigkeitsverschiebungen an der Strahloberfläche kommt, nicht bereits so weit fortgeschritten ist, daß die Flüssigkeitsverminderungen zu den entsprechenden Verschiebungen der Haut bzw. zu Hautrissen führen, andererseits die Haut bereits ausreichend tragfähig ist, um wesentliche Einschnürungen des Strahls unter Wirkung der Oberflächenspannung zu verhindern.This ensures that the skin is formed on the one hand in that area of the molten liquid Jet in which there is still significant fluid displacements on the jet surface, has not progressed so far that the fluid decreases to the corresponding Shifts in the skin or lead to cracks in the skin, on the other hand the skin is already sufficiently stable, in order to prevent significant constrictions of the jet under the effect of surface tension.

Die erfindungsgemäße Steuerung der Hautbildung kann durch entsprechende Wahl der Zusammensetzung und Konzentration der reaktionsfähigen Bestandteile der Gasatmosphäre vorgenommen werden. Der reaktionsfähige Bestandteil kann beispielsweise aus Sauerstoff bestehen. In zahlreichen Fällen kann es jed^Wi zweckmäßig sein, in Anpassung an die Zusammensetzung der Schmelze einen gasförmigen Kohlenwasserstoff, wie Propan, zu verwenden. Außerdem können gegebenenfalls Ammoniak, Bortrichlorid und Wasser. Schwefelkohlenstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder andere reaktionsfähige hautbildende Gase verwendet werden. Hohe Konzentrationen des reaktionsfähigen Bestandteils können eine vorzeitige Ausbildung der Haut verursachen, während umgekehrt niedrige Konzentrationen zur hinreichenden Abstützung des •schmelzflüssigen Strahles vor Erreichen der Stelle maximal zulässiger Einschnürung unzureichend sein können. In ähnlicher Weise kann eine sehr hohe Schmelztemperatur die die Hautbildung verursachende chemische Reaktion beschleunigen, so daß sich dann eine vorzeitige Ausbildung der Haut ergibt.The control of the skin formation according to the invention can be achieved through an appropriate choice of the composition and concentration of the reactive constituents of the gas atmosphere are carried out. The responsive one Component can for example consist of oxygen. In numerous cases it can be any ^ Wi be expedient, in adaptation to the composition of the melt, a gaseous hydrocarbon, like propane to use. In addition, ammonia, boron trichloride and water can optionally be used. Carbon disulfide, carbon dioxide, carbon monoxide or other reactive skin-forming gases are used will. High concentrations of the reactive ingredient can cause premature formation of the skin, while conversely, low concentrations provide adequate support for the • the molten jet will be insufficient before reaching the point of maximum permissible constriction can. Similarly, a very high melting temperature can cause the skin to form Accelerate chemical reaction so that the skin develops prematurely.

Zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch auf die Lage des genannten Entspannungspunktes am schmelzflüssigen Strahl und der Stelle maximal zulässiger Einschnürung Einfluß genommen werden. Mit der Zunahme der bekannten Reynolds-Zahl, die für die Strömung durch die Düsenöffnung gebildet wird, nimmt der Abstand des Entspannungspunktes von der Düsenöffnung zu. Wenn man daher für eine Schmelze mit gegebenen physikalischen Kenngrößen bei gegebenem Durchmesser der Düsenöffnung die Stranggießgeschwindigkeit erhöht, vergrößert sich der Abstand des Entspannungspunktes von der Düse ebenfalls. Auch der Abstand der Stelle maximal zulässiger Einschnürung von der Düse nimmt mit größerer Stranggießgeschwindigkeit zu. Andererseits kann die Stranggießgeschwindigkeit für ein erfolgreiches Stranggießen nicht übermäßig gesteigert werden, weil dann der Bewegungswiderstand des Fadens in der Gasatmosphäre aufgrund der Gaszähigkeitskräfte zu groß wird und dadurch der Faden aus seiner Austragsrichtung stark abgelenkt wird, was zu unerwünschten Knickstellen und seinerseits zum Abreißen des Fadens führen kann. Der für das erfindungsgemäße Verfahren praktisch verwirklichbare Bereich für die Stranggießgeschwindigkeit kann durch eine sogenannte Rayleigh-Zahl Ra= V]JpD/)' beschrieben werden, die zwischen 1 und 25, insbesondere zwischen 2 und 10 liegt, wobei V die Austragsgeschwindigkeit des Strahls, ρ die Dichte der Schmelze, D den Durchmesser des Strahls und die Oberflächenspannung des schmelzflüssigen Strahls bedeuten. Da die geschwindigkeitsabhängigen Widerstandskräfte, die am Faden bei seiner Bewegung in der Gasatirosphäre erzeugt sind, zu Störungen führen, durch welche der Beginn einer Strahleinschnürung beschleunigt werden kann, kann die Lage der Stelle maximal zulässiger Einschnürung in ihrem Abstand von der Düsenöffnung durch Änderung der Stranggießgeschwindigkeit erhöht oder gesenkt werden.For the practical implementation of the method according to the invention, the position of the mentioned relaxation point on the molten jet and the point of maximum permissible constriction can also be influenced. With the increase in the known Reynolds number, which is formed for the flow through the nozzle opening, the distance between the expansion point and the nozzle opening increases. Therefore, if the continuous casting speed is increased for a melt with given physical parameters for a given diameter of the nozzle opening, the distance between the relaxation point and the nozzle is also increased. The distance between the point of maximum permissible constriction and the nozzle also increases with the higher the continuous casting speed. On the other hand, the continuous casting speed cannot be increased excessively for successful continuous casting, because then the resistance to movement of the thread in the gas atmosphere becomes too great due to the gas viscosity forces and the thread is thereby strongly deflected from its discharge direction, which in turn leads to undesired kinks and tearing of the thread can. The range for the continuous casting speed that can be practically realized for the process according to the invention can be described by a so-called Rayleigh number Ra = V] JpD /) ' , which is between 1 and 25, in particular between 2 and 10, where V is the discharge speed of the jet, ρ is the density of the melt, D is the diameter of the jet and the surface tension of the molten jet. Since the speed-dependent resistance forces that are generated on the thread as it moves in the gas atmosphere lead to disturbances, which can accelerate the start of a beam constriction, the position of the point of maximum permissible constriction can be increased in its distance from the nozzle opening by changing the continuous casting speed or be lowered.

Zur richtigen Einstellung der zur Bildung einer tragfähigen Haut führenden Bedingungen sind auch die physikalischen Eigenschaften der Schmelze bestimmend. Da in die oben gegebene Definition der Rayleigh-Zahl die Dichte der Schmelze und deren Oberflächenspannung eingehen, wird die Größe der Rayleigh-Zahl entsprechend geändert, wenn andere Schmelzzusammensetzungen verwendet werden. Die Dichte und Oberflächenspannung der Schmelze werden außerdem von der Schmelzentemperatur beeinflußt und nehmen beide mit zunehmender Schmeizentemperatur ab. Wenn daher mit unterschiedlichen Schmelzenzusamnenetzungen und/oder unterschiedlichen Temperaturen gearbeitet wird, ist es für die Einhaltung einer bestimmten Rayleigh-Zahl wichtig, eine genaue Regelung der Stranggießgeschwindigkeit vorzunehmen.For the correct setting of the conditions leading to the formation of stable skin are also those determining the physical properties of the melt. Since in the definition given above the Rayleigh number the density of the melt and its surface tension enter into the size of the Rayleigh number changed accordingly when other hot melt compositions are used. the The density and surface tension of the melt are also influenced by the melt temperature both decrease with increasing melt temperature. If therefore with different melt compositions and / or different temperatures are used, it is necessary to comply with a certain Rayleigh number, it is important to precisely control the continuous casting speed.

Einen Einfluß auf die Lage des Entspannungspunktes haben auch die Abmessungen der Düsenöffnung. Je größer der Durchmesser der Düsenöffnung, um so geringer muß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Düsenöffnung sein. Andererseits ist mit der Zunahme der Stranggießgeschwindigkeit die Zunahme dieses Verhältnisses bei gleichbleibendem Durchmesser der Düsenöffnung zulässig. Umgekehrt ist der Einfluß des Ausgleichs des Geschwindigkeitsprofils im schmelzflüssigen Strahl nach dem Austritt aus der Düse auf die Herstellung von Fäden mit gleichförmigem Querschnitt um so geringer, je kleiner der Durchmesser der Düsenöffnung und das Längen/Durchmesser-Verhältnis der Düsenöffnung sind.The dimensions of the nozzle opening also have an influence on the position of the relaxation point. Ever the larger the diameter of the nozzle opening, the lower the ratio of length to diameter must be the nozzle opening. On the other hand, as the continuous casting speed increases, so is the increase this ratio is permissible with the same diameter of the nozzle opening. The opposite is the case the equalization of the velocity profile in the molten jet after exiting the nozzle onto the Production of threads with a uniform cross-section, the smaller the smaller the diameter of the Nozzle opening and the length / diameter ratio of the nozzle opening are.

Das Maß für ein hinreichend fertig ausgebildetes Strömungsprofil als Kennzeichnung für den Entspannungspunkt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist abhängig von Hautdehnungen, die zulässig sind, bevor es bei noch stattfindenden Flüssigkeitsverschiebungen zu Rißbildungen und unzulässigen Teilverschiebungen der Haut kommt. Für die meisten zur Abstützung des schmelzflüssigen Strahles angewendeten Hautzusammensetzungen liegt eine hinreichende Ausbildung des Strömungsprofils des Strahls an einer Stelle vor, wo die Oberflächengeschwindigkeit des schmelzflüssigen Strahls sich bis auf 99% der idealen Stopfenströmung angenähert hat, welche durch ein im wesentlichen flaches, sich nicht mehr änderndes Strömungsprofil charakterisiert ist. Unter den meisten Bedingungen kann daher eine Hautbildung bereits vor dem Punkt vollständigen Ausgleichs des Strömungsprofils eintre ten, jedoch darf dies keine schädlichen Einwirkungen auf die Gleichförmigkeit des Fadens haben.The measure for a sufficiently finished flow profile as a label for the relaxation point in the method according to the invention depends on the stretching of the skin that is permissible before If the liquid is still displaced, cracks and impermissible partial displacements can occur the skin comes. For most skin compositions used to support the molten stream there is a sufficient formation of the flow profile of the jet at a point where the The surface velocity of the molten jet is up to 99% of the ideal plug flow has approximated, which by a substantially flat, no longer changing flow profile is characterized. Therefore, under most conditions, a skin can form before the point complete equalization of the flow profile occurs, but this must not have any harmful effects on the uniformity of the thread.

Zur Erzielung einer hinreichend tragfähigen Haut bis zu der Stelle maximal zulässiger Einschnürung ist ersichtlich auch die Hautbildungsgeschwindigkeit und daher auch die Größe des für das erfindungsgemäße Verfahren ausnutzbaren Bereichs von Einfluß. Es wurde festgestellt, daß der Abstand des EntspannungspunktesTo achieve a sufficiently stable skin up to the point of maximum permissible constriction is can also be seen the skin formation rate and therefore also the size of the for the invention Process exploitable area of influence. It was found that the distance of the relaxation point

von der Stranggießdüse bevorzugt gleich oder weniger als der Hälfte des Abstandes der Stelle maximal zulässiger Einschnürung von der Düse betragen solL Unter diesen Bedingungen steht für gewöhnlich eine ausreichende Zeit zur fertigen Ausbildung der Haut bis zur Stelle maximal zulässiger Einschnürung zur Verfügung.from the continuous casting nozzle preferably equal to or less than half the distance from the point at most permissible constriction of the nozzle should be. Under these conditions there is usually a sufficient time for the finished formation of the skin to the point of maximum permissible constriction Disposal.

Es sind somit bestimmte Variable vorhanden, die bequem geändert werden können, um den Abstand zwi±x:hen dem Entspannungspunkt und der Stelle maximal zulässiger Einschnürung zu ändern, wie beispielsweise die Stranggießgeschwindigkeit, das L/D-Verhältnis der Düsenöffnung und die Länge der Düsenöffnung. Zu anderen Variablen gehören die Konzentration des reagierenden Bestandteils der Gasatmosphäre, die Schmelzentemperatur und die Zusammensetzung der Schmelze.There are thus certain variables that can be conveniently changed to accommodate the spacing between ± x: hen the relaxation point and the point of maximum permissible constriction to change, such as for example the continuous casting speed, the L / D ratio of the nozzle opening and the length of the Nozzle opening. Other variables include the concentration of the reacting component of the Gas atmosphere, the melt temperature and the composition of the melt.

Es kann jedoch auch dafür gesorgt werden, daß die Gasatmosphäre mit dem schmelzflüssigen Strahl nicht in Kontakt gelangt bevor das Strömungsprofil des Strahls im wesentlichen ausgebildet ist. Dies wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß der austretende Strahl im Anschluß an die Düsenöffnung mit einem inerten Gas umgeben wird, aus welchem der Strahl in die hautbildende gasartige Atmosphäre austritt. In weiterer Ausgestaltung dieser Lösung kann das inerte Gas im Gleichstrom mit dem Strahl und mit größerer Geschwindigkeit als der Strahl geführt werden. Dies führt dazu, daß die Obe-flächenbereiche des schmelzflüssigen Strahles unter dem Einfluß der Zähigkeitskräfte des Inertgases beschleunigt werden, so daß Geschwindigkeitsunterschiede über den Strahlquerschnitt hin schneller ausgeglichen werden.However, it can also be ensured that the gas atmosphere does not come into contact with the molten jet before the flow profile of the jet is essentially formed. This is achieved in a further embodiment of the invention in that the emerging jet, following the nozzle opening, is surrounded with an inert gas, from which the jet emerges into the skin-forming gaseous atmosphere. In a further embodiment of this solution, the inert gas can be guided in cocurrent with the jet and at a greater speed than the jet. This has the result that the surface areas of the molten jet are accelerated under the influence of the viscous forces of the inert gas, so that speed differences across the jet cross-section are compensated more quickly.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist, wie oben bereits angesprochen, mehr oder weniger auf solche Schmelzen beschränkt, die geringe Viskositäten haben, da bei Schmelzen mit höheren Viskositäten ein Aufreißen der Haut aufgrund des Ausgleichs des Geschwindigkeitsprofils nicht gleichermaßen gegeben ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit für Schmelzen mit Viskositäten wesentlich, die bei 1 Poise oder geringer liegen. Beispiele für geschmolzene Werkstoffe mit solchen Viskositäten sind Metalle, wie Kupfer, Blei, Zinn, Aluminium und Eisen, Legierungen von Metallen, wie Blei —Zinn, Stahl, Stahllegierungen, Messing, Metalloide, wie Arsen, Bor und Silizium und Zwischen-Metallverbindungen.As already mentioned above, the method according to the invention is more or less based on such Limited melts that have low viscosities, since melts with higher viscosities Skin rupture due to the equalization of the speed profile is not equally given is. The method according to the invention is therefore essential for melts with viscosities that are 1 poise or lower. Examples of molten materials with such viscosities are metals such as Copper, lead, tin, aluminum and iron, alloys of metals such as lead - tin, steel, steel alloys, Brass, metalloids such as arsenic, boron and silicon and intermetallic compounds.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen erläutert.The invention is illustrated below with the aid of examples.

example 1

Eine Legierung aus 62 Gew.-% Zinn wurde in einem Schmelzbehälter aus rostfreiem Stahl geschmolzen und bei 350°C und einer Rayleigh-Zahl von 5,4 durch eine Stranggießdüse aus Aluminiumoxid mit einem Längen/ Durchmesser-Verhältnis von 1 und einem Durchmesser vom 0,01 cm in eine Gasatmosphäre von reinem Sauerstoff stranggegossen. Die erhaltenen Fäden wiesen im Abstand voneinander angeordnete Knoten auf, da durch die stark reaktionsfähige Gasatmosphäre eine Haut an der Oberfläche des Schmelzstrahls gebildet wurde, bevor das Strömungsprofil des Schmelzstrahls fertig ausgebildet war, so daß die bereits gebildete Haut durch noch auftretende Flüssigkeitsverschiebungen aufriß, was zu der Knotenbildung führte. Nach Stranggießen bei einer Rayleigh-Zahl von 6,7 und einer Temperatur von 300° C durch eine Düsenöffnung mit einem Längen/Durchmesser-Verhältnis von etwa 0,5 und einem Durchmesser von 0,01 cm wurden jedoch kontinuierliche gleichmäßige Fäden gebildet Der Abstand des Entspannungspunktes wurde zu 0,54 des Abstandes der Stelle von der Düse berechnet, wo sich der ungestützte Strahl unter Wirkung seiner Oberflächenspannung zerlegt Durch den kurzen Abstand des Entspannungspunktes von der Stranggießdüse wurde die Hautbildung nach der fertigen Ausbildung des Strömungsprofils, jedoch vor der Ausbildung wesentlicher Einschnürungen ermöglicht Beim Stranggießen der Legierung bei einer Rayleigh-Zahl von 6,5 durch eine Düsenöffnung mit einem Längen/Durchmesser-Verhältnis von 1,4 und einem Durchmesser von 0,01 cm wurden ebenfalls noch gleichförmige kontinuierliche Fäden erhalten. Obwohl der Abstand des Entspannungspunktes von der Strc-^gießdüse einen wesentlichen Teil der Strahllänge bis zur Zerlegungsstelle des ungestützten Strahls darstellte, bildete sich der größere Anteil der stützenden Haut stromab vom Entspannungspunkt. Wurde jedoch die Legierung bei einer Rayleigh-Zahl von 5,4 durch eine Düsenöffnung mit einem Längen/ Durchmesser-Verhältnis von 2 und einem Durchmesser von 0,01 cm stranggegossen, dann entsprach der Abstand des Entspannungspunktes von der Düse nahezu dem Abstand der Zerlegungsstelle des ungestützten Strahls, so daß diskontinuierliche und knotige Fadenstücke gebildet wurden. Die gebildete Haut wurde wiederholt im Abstand der Zerlegungsstelle aufgebrochen und hatte nach der Ausbildung des Strömungsprofils keine ausreichende Festigkeit, um den Strahl gegen eine Einschnürung und Zerlegung aufgrund der Oberflächenspannung zu stützen.An alloy of 62% by weight tin was melted in a stainless steel melting vessel and at 350 ° C. and a Rayleigh number of 5.4 through a continuous casting nozzle made of alumina with a length / diameter ratio of 1 and a diameter of 0 .01 cm continuously cast in a gas atmosphere of pure oxygen. The threads obtained had knots arranged at a distance from one another, since the highly reactive gas atmosphere formed a skin on the surface of the melt jet before the flow profile of the melt jet was fully developed, so that the already formed skin tore open due to fluid displacements still occurring, which leads to led to knot formation. However, after continuous casting at a Rayleigh number of 6.7 and a temperature of 300 ° C. through a nozzle opening with a length / diameter ratio of about 0.5 and a diameter of 0.01 cm, continuous uniform threads were formed The relaxation point was calculated as 0.54 of the distance from the point from the nozzle where the unsupported jet breaks up under the action of its surface tension When the alloy was continuously cast at a Rayleigh number of 6.5 through a nozzle opening with a length / diameter ratio of 1.4 and a diameter of 0.01 cm, uniform continuous filaments were also still obtained. Although the distance of the relaxation point from the pouring nozzle represented a substantial part of the jet length up to the point of decomposition of the unsupported jet, the greater part of the supporting skin formed downstream of the relaxation point. However, if the alloy was continuously cast at a Rayleigh number of 5.4 through a nozzle opening with a length / diameter ratio of 2 and a diameter of 0.01 cm, then the distance of the stress relief point from the nozzle corresponded almost to the distance of the decomposition point of the unsupported beam, so that discontinuous and knotty pieces of thread were formed. The skin formed was repeatedly broken at the distance from the decomposition point and, after the formation of the airfoil, did not have sufficient strength to support the jet against constriction and decomposition due to the surface tension.

Example 2

Mit Hilfe einer Platte wurde unmittelbar unterhalb der Stranggießdüse eine Inertgaszone ausgebildet, in welche Helium mit einem Durchsatz von 250 cmVmin mit einer Temperatur von 14O⁰C eingebracht wurde. Die Düsenöffnung hatte ein Längen/Durchmesser-Verhältnis von 6 und einen Durchmesser von 0,01 cm.By means of a plate, a Inertgaszone was formed immediately below the continuous casting nozzle, which has been in helium introduced at a rate of 250 CMVmin at a temperature of 14O ⁰ C. The nozzle orifice had a length / diameter ratio of 6 and a diameter of 0.01 cm.

Die Legierung aus Beispiel 1 wurde durch die Düsenöffnung bei einer Rayleigh-Zahl von 6,5 über die Inertgaszone in die hautbildende Atmosphäre ausgetragen. Ohne Berücksichtigung der Wirkung des Inertgases würde sich unter diesen Bedingungen ein Abstand des Entspannungspunktes von der Düse ergeben, der das l,2fache des Abstandes der Zerlegungsstelle des ungestützten Strahls beträgt. Unter der Wirkung des Inertgases wurden dennoch gleichförmige Fäden gebildet, da hierdurch das Strömungsprofil des Schmelzstrahls schneller, noch vor dem Eintritt in die hautbildende Atmosphäre ausgebildet wurde. Man kann daher die den Schmelzsttahl stützende Haut in der gewünschten raschen Weise rings des Schmelzstrahls ausbilden, selbst wenn Düsenöffnungen mit hohem Längen/Durchmesser-Verhältnis anpewenHpt wprHenThe alloy from Example 1 was through the nozzle opening at a Rayleigh number of 6.5 over the Inert gas zone discharged into the skin-forming atmosphere. Without taking into account the effect of the inert gas Under these conditions there would be a distance between the expansion point and the nozzle that would allow the 1.2 times the distance of the decomposition point of the unsupported beam. Under the action of the Inert gas, however, uniform threads were formed, as this resulted in the flow profile of the melt jet faster, before entering the skin-forming atmosphere. One can hence the skin supporting the molten steel in the desired rapid manner around the molten stream even if nozzle openings with a high length / diameter ratio are used

Claims

Patent claims:

1. Process for continuous casting of threads made of metals, their alloys, metalloids or intermetallic compounds, which emerge in molten form from a continuous casting nozzle in a gaseous atmosphere and solidify there and in their molten part under the effect of the surface tension and low viscosity of the melt for constriction and subsequent decomposition tend, whereby a stable skin is created on the surface of the molten liquid jet by chemical reaction with the gaseous atmosphere before solidification, characterized in that by setting the conditions leading to skin formation such as the concentration of the reacting portion of the gas atmosphere, the temperature of the gas atmosphere, the entry point of the jet into the gas atmosphere at a distance from the mouth of the continuous casting nozzle, the gas speed relative to the jet and the discharge speed of the jet, the formation of the skin between a first point on the jet (relaxation g point), where the flow profile of the jet is essentially formed, and a second point on the jet (point of maximum permissible constriction), at which the diameter reduction of the jet, which begins under the effect of surface tension, exceeds 10% of the output jet diameter.

2. The method according to claim 1, characterized in that the exiting beam is followed by the continuous casting nozzle is surrounded with an inert gas, from which the jet into the skin-forming gaseous atmosphere escapes.

3. The method according to claim 2, characterized in that the inert gas in cocurrent with the molten jet and with greater speed than the jet is guided.