[发明专利]制造金属线的方法和实施这种方法的设备

说明书

本项发明属于在具有活动面的铸模中连续铸造金属以制造具有不限长度的产品，这里的铸模可以为薄板型，滚筒型、圆盘型、扁带型，更具体地说，本项发明属于制造金属线的方法和实施这种方法的设备。

本项发明可以非常有效地使用在制造具有非晶形和细结晶结构的金属线，并且金属线要制作成具有正方形横断面的丝线，宽度沿长度连续变化的等厚度的扁带，以及宽度有要求的，具有直边的扁带。与此同时，不需要再进行另外的纵向切割金属线的工序。

在本项发明的范围内，金属线是细薄体，如扁带、扁条，薄板具有等截面和变截面的丝线。

具有非晶形和细结晶结构的金属线的机械和物理性质的单一性决定了这种金属线在电气工业，电子工业，仪表制造业和其它工业部门内的应用范围。

已知一种制造金属线的方法（US，A，4154283），这种方法的特点是不间断地往连续运动的冷却面上供给金属熔体，由这种金属熔体形成金属线，而且要从冷却面上分开金属线，接着将制成的金属线取出。

利用这种方法可以制造具有指定结构，如非晶形结构，且为直边的金属线。

在这种方法中，要用连续不断的具有圆形和矩形横截面的熔体流，以一定的速度将金属熔体送至运动的冷却面。由于熔体流与冷却面的碰撞，熔体将漫流成熔体穴，其宽度将大于所供给的熔体流横截面的直径，而在熔体流具有矩形横截面的情况下，将超过熔体流的宽度。

大家知道，当冷却面在其与熔体穴接触处冷却熔体穴的下层，并且使熔体穴的下层脱开而成为连续的金属线时，熔体穴要保持一定的稳定性。由于金属的液态熔体具有高表面张力，所以熔体穴将保持自己的形状。实际上，熔体穴将沿熔体流而升高，直到熔体穴形成稳定状态为止。

还知道，所要形成的金属线的厚度与冷却面上的熔体穴的长度成正比，而与冷却面的移动速度成反比。金属线的宽度则等于熔体穴的宽度，这样只能得到具有矩形横截面的金属线，而不能得到具有正方形横截面的金属线。

这种方法要在真空条件下实现。

大家知道，当不存在真空条件时，由于冷却面与周围气体分子间摩擦力的作用，将形成薄气层，这种薄气层称作边界气层，在这种边界气层内，气体分子将以与冷却面相同的速度运动。这种气层的性质，以及气层与熔体穴的相互作用，决定了沿着金属线的边缘产生凸凹不平度，而熔体穴将被不断地拉长，并形成金属线。只有直接毗连冷却面的很薄的气层影响着熔体穴的宽度。当雷诺数超过临界值时，发生在熔体穴区域内的气体涡流将导致形成带有不平边缘的扁带。

利用真空可以避免边界气层的发生，并且可以防止出现扁带边缘的凸凹不平度。

在真空条件下制作金属线，消除了利用冷却气体流将金属线紧压至冷却面上，来增加金属线与冷却面相接触的持续时间的可能性，与在大气压力下制作金属线相比，并且要求对设备进行相当复杂的装饰工作。

在金属线厚度不变的情况下，还应当将不能制作成宽度随长度而不断变窄的金属线归结为这种方法的缺点。前面已经指出，要制作的金属线的宽度决定于熔体穴的宽度，而熔体穴的宽度主要与要供给的熔体流的横截面尺寸，如直径，以及熔体流的速度有关。由于实施这种方法的设备在结构方面所具有的特点，要供给的熔体流的横截面在形成金属线的过程中将保持不变，而这将不能制作成宽度小于要供给的金属熔体流横截面宽度的金属线。

已知另外一种方法，要用如下的设备来实现（美国专利No.4，154    283），该设备含有用金属熔体形成金属线的机构，这种机构有一封闭式的冷却面，并且与移动冷却面的传动机构协同动作，上述设备还含有向封闭式冷却面供给金属熔体的送料器，以及从冷却面上收取金属线的机构。这种设备要安放在真空室内。

形成金属线的机构是一个装在轴上，且能转动的水冷式空心滚筒，该轴同时与具有一定型式的传递回转运动的机构相连接。滚筒的外表面是主冷却面。

向滚筒表面供给金属熔体的送料器制作成坩埚状，该坩埚装在可加热的外壳内。在坩埚的底部设置具有出孔的喷嘴，出孔的横截面为圆形。

但是，利用这种设备不能制造出宽度小于送料器喷嘴出孔直径的金属线。这种情况是由于从送料器喷嘴喷出的熔体为熔体流，其横截面的直径等于送料器喷嘴的出孔直径，当熔体流与移动的滚筒冷却面相撞时，熔体呈凹穴的形状漫流在冷却面上，凹穴的宽度大于出孔的直径。而金属线的宽度将由滚筒表面上熔体穴的宽度来决定。这样一来，这种设备可以制造矩形截面的金属线，金属线的宽度由熔体穴的宽度来决定，而厚度由滚筒外表面的移动速度来决定。