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"Procédé et dispositif pour la fabrication de grenaille d'acier".
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication de grenaille d'acier, dans lequel on dirige des jets de liquide de refroidissement à grande vitesse se succé- dant rapidement sur un jet de métal de départ fondu, par quoi la matière de départ liquide est subdivisée et saisie.
Dans le procédé conforme à la présente invention, le liquide de refroidissement est projeté par une roue centrifuge par à-coups et à l'état divisé contre une bande de métal fondu.
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Pour l'exécution du procédé, on utilise un dispositif qui est constitué par une roue centrifuge dont le plan de symétrie per- pendiculaire à l'axe de rotation coupe la bande de métal liquide.
Le dessin annexé représente une forme de réalisation du dis- positif selon l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique du dispositif partie en coupe par le plan de symétrie 1-1 de la roue centrifuge de la fig.2.
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue de dessous de l'ouverture de mesure et du dispositif de protection monté au-dessous de cette ouverture.
La fig. 4 est une vue d'une aube établie concave de la roue centrifuge.
La fig. 5 illustre le mode de travail du jet de liquide de refroidissement qui frappe la bande de métal liquide.
La fig. 1 montre schématiquement la rigole de coulée 18 d'un four de fusion électrique basculant 10, qui n'est qu'indiqué ; ce four convient à la fusion des sortes d'aciers utilisées dans ce pro- cédé et est monté sur un socle 17.
La rigole 11, qui est en métal et qui peut être revêtue d'une matière réfractaire, est réglable, en ce qui concerne la hauteur,à l'aide d'un dispositif 21 représenté schématiquement. Un récipient de mesure 12, comportant une ouverture de mesure 26, se trouve sur un bâti 25 ; ces deux éléments peuvent être en métal et ils peuvent être revêtus de matière réfractaire. La section de l'ouverture de mesure 26 peut être rectangulaire ou carrée, suivant la section dé- sirée de la bande de métal liquide 23.
La roue centrifuge 13 peut être exécutée de façon analogue aux roues centrifuges utilisées dans les appareils américains Wheela brators fabriqués par la American Foundry Equipaient Company.
Les fig. 1, 2 et 4 donnent des détails de la roue centrifuge 13 ; l'arbre de commande 32 tourne dans le palier 30 ; arbre est muni du moyeu 55, qui est solidarisé avec le disque 33 de la
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roue centrifuge. La commande peut se faire à partir d'une source de force motrice quelconque par l'intermédiaire d'un mécanisme. Des aubes interchangeables 39, qui sont maintenues par des vis 40, sont placées dans les rainures radiales 38 entre les deux disques 33 et 34 de la roue centrifuge. Ces aubes peuvent être établies sous une forme con- cave sur le devant (fig. 4). Les deux disques 33 et 34 de la roue cen- trifuge sont maintenues à une distance fixe de l'axe de symétrie 1-1 par des manchons d'écartement 36 et des vis 37.
Un corps annulaire 41 est supporté dans un trou central de la roue centrifuge 33 ; onménage dans l'enveloppe 42 de ce corps une ouverture 43 dont la section est choisie de façon qu'un jet d'agent de refroidissement de densité uniforme soit produit sur les aubes 39 de la roue centrifuge. Le diamètre extérieur de l'enveloppe 42 du corps annulaire est monté avec un très faible jeu dans l'ouverture des bord- intérieurs des aubes 39. Le moyeu creux 44 du corps annulaire 41 peut tourner dans le palier 31 et un pignon 45, engrenant avec un pignon 46, est monté sur le moyeu creux 44. Le pignon 46 est monté sur un arbre de commande 47 à volant à main 48.
Pour maintenir fixement le pignon 46 dans la position dans laquelle il a été réglé, on a prévu un cliquet 49 qui s'enclenche sous l'action d'un ressort de compres- sion 61 dans les dents du pignon 46. Une pièce de raccordement 50 est fixée au palier 31 et le conduit 51 venant de la pompe 14 débou- che dans cette pièce. Le passage de la pièce de raccordement 50 au moyeu creux 44 est fermé de façon étanche par un élément approprié non représenté. Un capot protecteur 54 renferme une partie de la pé- riphérie de la roue centrifuge 13 pour recevoir le liquide de refroi dissement qui devrait être projeté à l'extérieur du jet dirigé 15 par la roue centrifuge 13.
Un dispositif de protection 57 en forme d'U entoure l'ouverture de mesure 26 du récipient de mesure 12,ainsi que la bande de métal liquide 23 se trouvant entre la sortie de la bande de métal liquide et l'endroit d'impact de l'agent de refroi- dissement sur la bande de métal liquide, puis protège cette dernière
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des actions des courants de ventilation provenant de la roue centri- fuge 13.
Le dispositif selon la forme de réalisation des fig. 1 à 5 fonctionne de la façon suivante :
Un jet de métal liquide 20 coule de la rigole de coulée 18 d'un four de fusion basculant 10, qui n'est qu'indiqué ici, par la rigole 11 dans le récipient de mesure 12. La rigole 11 peut être adap- tée au moyen du dispositif 21 à la position de chaque cas de la rigo- le de coulée 18 et du récipient de mesure 12. Ce dernier sert non seulement à assurer une hauteur de chute et une vitesse régulière de la bande de métal liquide 23, dont la section est déterminée par la forme de l'ouverture de mesure 26, mais il reçoit de ce fait également du métal propre et exempt- de laitier.
La bande de métal liquide 23 doit, de préférence, présenter une épaisseur uniforme x (fig.5) et la largeur y doit être approxima- tivement égale ou mieux encore un peu inférieure à la largeur du jet de liquide de refroidissement 15 lorsque ce dernier frappe sur le cô- té large de la bande de métal liquide 23.
Les quantités de liquide de refroidissement subdivisées sont avantageusement conduites dans une direction sensiblement tangentielle sur la bande de métal liquide 23. Le jet de liquide de refroidisse- ment doit donc former un angle aussi aigu que possible par rapport à la bande de métal liquide.
La pompe 14 aspire du liquide de refroidissement à un réser- voir non représenté et le refoule par le conduit 51 dans la pièce de rade or dément 50 et par le moyeu creux 44 dans le corps annulaire 41 par l'ouverture 43 prévue dans l'enveloppe 42. A l'aide du dispositif de commande, qui est constitué dans l'exemple représenté par les pièces 45,46, 47 et 48, l'ouverture 43 de l'enveloppe 42 du corps annulaire 41 peut être tournée dans la position désirée qui détermine la position et la direction du jet de liquide de refroidissement 15.
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La position réglée sur le pignon 46 est déterminée par le cliquet 49.
Le jet de liquide de refroidissement sortant de l'ouverture 43 du corps annulaire 41 est saisi par les bords intérieurs des au- bes 39 de la roue centrifuge en rotation 13 et s'accélère au cours du trajet vers les bords extérieurs des aubes 39, de sorte qu'il est projeté à l'endroit prédéterminé par la position de l'ouverture 43, ménagée dans le corps annulaire 41 sur la périphérie de la roue cen- trifuge 13, un jet 15 constitué par des quantités non partagées de liquide de refroidissement finement divisé. Ceci est représenté schématiquement aux fig. 1 et 5, les quantités partagées étant dési- gnées par 60. Par la concavité du côté chargé des aubes 39, on ob- tient le résultat que le jet de liquide de refroidissement 15 présen- te une densité uniforme sur toute la largeur y.
La bande de métal liquide 23 descendant de l'ouverture de me- sure 26 du récipient de mesure 12 est chargée et subdivisée par les quantités de liquide de refroidissement 60 séparées et projetées par à-coups par la roue centrifuge 13, de sorte que la grenaille d'acier 22 se forme.
Les dimensions et caractéristiques de la grenaille d'acier produite 22 peuvent être influencées par une combinaison appropriée des facteurs énoncés ci-après:
Nombre de tours de la roue centrifuge 13;
Nombre et forme des aubes 39;
Forme, dimensions et position de l'ouverture 43 dans le corps annulaire 41;
Forme et dimensions de la bande de métal liquide 23;
Propriétés de saisissement du liquide de refroidissement.
La densité et la vitesse, mais en particulier cette dernière, du jet de liquide de refroidissement 15 déterminent l'ordre de gran- deur de la grenaille d'acier produite 22.
En général, avec une diminution du nombfe de tours de la roue centrifuge, par conséquent une diminution de la vitesse du jet de
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liquide de refroidissement 15, on produit une plus grande proportion de grenaille à gros grains, tandis qu'en élevant le nombre de tours de la roue centrifuge on produit une plus grande proportion de gre- naille à grains fins.
On peut faire varier la densité du jet pulsatoire de liquide de refroidissement 15 de la façon suivante : a) En faisant varier la quantité de liquide de refroidissement amenée à la roue centrifuge 13 par la pompe 14 ; b) en faisant varier la largeur de la roue centrifuge ; c) en faisant varier la distance entre les bandes de métal liquide 23 et la roue centrifuge 13 ; d) en faisant varier la longueur arquée du jet de liquide de refroidissement 15.
Par conséquent, pour obtenir une plus grande densité du jet de liquide de refroidissement 15, il faut : un plus grand volume de liquide de refroidissement passant par la pompe 14 dans la roue cen- trifuge 13, une roue centrifuge 13 relativement étroite ou mince axialement, une plus faible distance entre la bande de métal liquide 23 et la roue centrifuge 13 et une courte longueur d'arc du jet de liquide de refroidissement 15.
Une diminution de la longueur d'arc du jet de liquide de re- froidissement 15 peut être obtenue par de plus courtes aubes 39, par diminution de la longueur périphérique de l'ouverture 45 ménagée dans le corps annulaire 41 et en augmentant le nombre d'aubes dans la roue centrifuge 13.
La section de passage de l'ouverture 43 ménagée dans le corps annulaire 41 est également déterminante pour l'effet de subdivision produit sur la bande de métal liquide 23. En général, en diminuant la section de l'ouverture 43, la vitesse du liquide de refroidisse- ment passant par cette ouverture augmente.
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La subdivision de la bande de métal liquide 23 se produit du fai' que sa tension superficielle, qui est élevée comparativement aux autre= liquides est surmontée par le jet de liquide de refroidissement 15.
Lorsque cette tension superficielle est surmontée, ce qui rend néces- saire une foree considérable, toute force en excès existant éventuelle ment encore est utilisée pour subdiviser davantage les particules mé- talliques déjà subdivisées.
Il peut être désirable de produire une grande proportion de gre- naille à gros grains ou le contraire peut être le cas, lorsque par exemple la grenaille d'acier produite doit être soumise à un nouveau traitement pour former de la poudre métallique. Dans ce dernier cas, la production de grenaille à grains fins présente l'avantage que les opérations de broyage subséquentes peuvent être écourtées.
De l'air peut être inclus dans le jet de liquide de refroidisse- ment 15 projeté par la roue centrifuge. Mais ceci est indésirable dans des cas déterminée à cause des phénomènes d'oxydation produits par cet air. Ceci s'applique en particulier dans la fabrication de grenaille de grande finesse ; l'ensemble du procédé peut alors être exécuté dans une atmosphère inerte ou réductrice.
La grenaille d'acier produite est projetée en un jet dirigé avec très faible dispersion sur un endroit déterminé dans le dispositif, ce qui permet son enlèvement facile de ce dernier. En outre, le ser- vice est sans danger parce qu'il n'y a pas de petites particules de métal qui volent alentour.
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"Method and device for the manufacture of steel shot".
The present invention relates to a method and apparatus for the manufacture of steel shot, in which jets of cooling liquid are directed at rapid speed over a stream of molten starting metal, whereby the material of the coolant is directed. liquid start is subdivided and entered.
In the process according to the present invention, the cooling liquid is jerked by a centrifugal wheel in spurts and in the divided state against a strip of molten metal.
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For carrying out the method, a device is used which consists of a centrifugal wheel, the plane of symmetry of which perpendicular to the axis of rotation intersects the strip of liquid metal.
The appended drawing represents an embodiment of the device according to the invention.
Fig. 1 is a schematic view of the device partly in section through the plane of symmetry 1-1 of the centrifugal wheel of FIG.
Fig. 2 is a section taken along line II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a bottom view of the measurement opening and of the protection device mounted below this opening.
Fig. 4 is a view of a concave established vane of the centrifugal wheel.
Fig. 5 illustrates the working mode of the jet of cooling liquid which strikes the strip of liquid metal.
Fig. 1 schematically shows the pouring channel 18 of a tilting electric melting furnace 10, which is only indicated; this furnace is suitable for melting the kinds of steels used in this process and is mounted on a base 17.
The channel 11, which is made of metal and which can be coated with a refractory material, is adjustable, as regards the height, by means of a device 21 shown schematically. A measuring container 12, having a measuring opening 26, is located on a frame 25; these two elements can be metal and they can be coated with refractory material. The section of the measuring opening 26 can be rectangular or square, depending on the desired section of the liquid metal strip 23.
The centrifugal wheel 13 can be made analogously to the centrifugal wheels used in American Wheela brators manufactured by the American Foundry Equip Company.
Figs. 1, 2 and 4 give details of the centrifugal wheel 13; the control shaft 32 rotates in the bearing 30; shaft is provided with the hub 55, which is secured to the disc 33 of the
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centrifugal wheel. The control can be done from any source of motive force through a mechanism. Interchangeable vanes 39, which are held by screws 40, are placed in the radial grooves 38 between the two discs 33 and 34 of the centrifugal wheel. These vanes can be set in a concave form on the front (fig. 4). The two discs 33 and 34 of the centrifugal wheel are held at a fixed distance from the axis of symmetry 1-1 by spacer sleeves 36 and screws 37.
An annular body 41 is supported in a central hole of the centrifugal wheel 33; onménage in the casing 42 of this body an opening 43 whose section is chosen so that a jet of cooling agent of uniform density is produced on the blades 39 of the centrifugal wheel. The outer diameter of the casing 42 of the annular body is mounted with very little play in the opening of the inner edges of the vanes 39. The hollow hub 44 of the annular body 41 can rotate in the bearing 31 and a pinion 45, meshing with a pinion 46, is mounted on the hollow hub 44. The pinion 46 is mounted on a control shaft 47 with a handwheel 48.
In order to keep pinion 46 fixedly in the position in which it has been adjusted, a pawl 49 is provided which engages under the action of a compression spring 61 in the teeth of pinion 46. A connecting piece 50 is fixed to the bearing 31 and the conduit 51 coming from the pump 14 opens into this part. The passage from the connecting piece 50 to the hollow hub 44 is sealed by a suitable element, not shown. A protective cover 54 encloses part of the periphery of the centrifugal wheel 13 to receive the coolant which should be projected out of the jet directed by the centrifugal wheel 13.
A U-shaped protective device 57 surrounds the measuring opening 26 of the measuring vessel 12, as well as the liquid metal strip 23 between the outlet of the liquid metal strip and the impact location of the liquid metal strip. coolant on the liquid metal strip, then protects the strip
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actions of the ventilation currents coming from the centrifugal impeller 13.
The device according to the embodiment of FIGS. 1 to 5 works as follows:
A stream of liquid metal 20 flows from the pouring channel 18 of a tilting melting furnace 10, which is only indicated here, through the channel 11 into the measuring vessel 12. The channel 11 can be adapted. by means of the device 21 to the position of each case of the pouring channel 18 and of the measuring vessel 12. The latter serves not only to ensure a drop height and a regular speed of the liquid metal strip 23, of which the cross-section is determined by the shape of the measuring opening 26, but it therefore also receives clean, slag-free metal.
The liquid metal strip 23 should preferably have a uniform thickness x (fig. 5) and the width y should be approximately equal or better still a little less than the width of the jet of coolant 15 when the latter. strike on the wide side of the liquid metal strip 23.
The subdivided quantities of coolant are advantageously conducted in a substantially tangential direction over the strip of molten metal 23. The jet of coolant should therefore form an angle as sharp as possible with respect to the strip of molten metal.
The pump 14 sucks coolant from a reservoir, not shown, and delivers it through the conduit 51 into the demented harbor part 50 and through the hollow hub 44 into the annular body 41 through the opening 43 provided in the casing 42. Using the control device, which in the example shown by parts 45, 46, 47 and 48 is formed, the opening 43 of the casing 42 of the annular body 41 can be rotated into the position desired which determines the position and direction of the coolant jet 15.
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The position set on pinion 46 is determined by pawl 49.
The jet of cooling liquid exiting the opening 43 of the annular body 41 is caught by the inner edges of the blades 39 of the rotating centrifugal wheel 13 and accelerates during the journey towards the outer edges of the blades 39, so that it is projected at the predetermined place by the position of the opening 43, made in the annular body 41 on the periphery of the centrifugal wheel 13, a jet 15 consisting of unshared quantities of liquid of finely divided cooling. This is shown schematically in Figs. 1 and 5, the divided amounts being denoted by 60. The concavity of the loaded side of the vanes 39 results in the coolant jet 15 having a uniform density across the width y.
The liquid metal strip 23 descending from the measuring opening 26 of the measuring vessel 12 is loaded and subdivided by the quantities of cooling liquid 60 separated and jerked off by the centrifugal wheel 13, so that the steel shot 22 is formed.
The dimensions and characteristics of the steel shot produced 22 can be influenced by an appropriate combination of the following factors:
Number of revolutions of the centrifugal wheel 13;
Number and shape of blades 39;
Shape, dimensions and position of the opening 43 in the annular body 41;
Shape and dimensions of the liquid metal strip 23;
Coolant seizure properties.
The density and speed, but especially the latter, of the coolant jet 15 determine the order of magnitude of the steel shot 22 produced.
In general, with a decrease in the number of revolutions of the centrifugal wheel, consequently a decrease in the speed of the jet of
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coolant 15 produces a greater proportion of coarse-grained shot, while increasing the number of revolutions of the centrifugal wheel produces a greater proportion of fine-grained shot.
The density of the pulsating jet of cooling liquid 15 can be varied as follows: a) By varying the quantity of cooling liquid supplied to the centrifugal wheel 13 by the pump 14; b) by varying the width of the centrifugal wheel; c) by varying the distance between the bands of liquid metal 23 and the centrifugal wheel 13; d) by varying the arc length of the coolant jet 15.
Therefore, to obtain a greater density of the coolant jet 15, it is necessary: a greater volume of coolant passing through the pump 14 in the centrifugal impeller 13, a relatively narrow or axially thin centrifugal impeller 13 , a smaller distance between the liquid metal strip 23 and the centrifugal wheel 13 and a short arc length of the coolant jet 15.
A decrease in the arc length of the cooling liquid jet 15 can be obtained by shorter vanes 39, by reducing the peripheral length of the opening 45 in the annular body 41 and by increasing the number of 'vanes in the centrifugal impeller 13.
The section of passage of the opening 43 formed in the annular body 41 is also decisive for the effect of subdivision produced on the strip of liquid metal 23. In general, by reducing the section of the opening 43, the speed of the liquid cooling rate passing through this opening increases.
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The subdivision of the liquid metal strip 23 occurs because its surface tension, which is high compared to other liquids, is overcome by the cooling liquid jet 15.
When this surface tension is overcome, necessitating considerable drilling, any excess force that may still exist is used to further subdivide the already subdivided metal particles.
It may be desirable to produce a large proportion of coarse grit or the reverse may be the case, for example when the steel grit produced is to be re-treated to form metal powder. In the latter case, the production of fine-grained shot has the advantage that subsequent grinding operations can be shortened.
Air may be included in the jet of coolant projected from the centrifugal wheel. But this is undesirable in certain cases because of the oxidation phenomena produced by this air. This applies in particular in the manufacture of very fine shot; the entire process can then be carried out in an inert or reducing atmosphere.
The steel shot produced is projected in a directed jet with very low dispersion on a specific place in the device, which allows its easy removal from the latter. In addition, the service is safe because there are no small particles of metal flying around.
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