<B>Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahlkies.</B> Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahlkies, wo bei auf einen Strahl geschmolzenen Ausgangs metalles aufeinanderfolgende Kühlflüssigkeits- strahlen geleitet werden.
Beim Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Kühlflüssigkeit von einem Schleuderrad stossweise und in zerteiltem Zu stand gegen den Strahl von geschmolzenem Metall geschleudert.
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, die ein Schleuderrad aufweist, dessen senkrecht zur Rotationsachse stehende Symmetrieebene den Strahl von flüs sigem Metall schneidet.
Die beiliegenden Zeichnungen veranschau lichen eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung, teilweise im Schnitt durch die Symmetrieebene I-I des Schleuderrades in Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt durch die Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht von unten auf den Messbehälter und die unterhalb desselben an gebrachte Schutzvorrichtung,
Fig. 4 eine Ansicht einer Schaufel des Schleuderrades und Fig. 5 eine Darstellung der Arbeitsweise des Kühlflüssigkeitsstrahls, welcher auf den flüssigen Metallstrahl auftrifft. Die Fig. 1 zeigt schematisch die Abstich rinne 18 eines nur angedeuteten elektrischen, kippbaren Schmelzofens 10, der sich zum Schmelzen der bei diesem Verfahren verwen deten Stahlsorten eignet und der auf einem Fundament 17 steht..
Die Laufrinne 11, die aus Metall besteht und mit feuerfestem Material ausgekleidet sein kann, ist mit Hilfe einer schematisch dar gestellten Vorrichtung 21 in bezug auf die Höhe verstellbar. Auf einem Rahmen 25 be findet sich ein Messgefäss 12 mit einem den Austrittskanal 26' aufweisenden Einsatzstück 26; die beiden Teile 12, 26 können aus Me tall bestehen, und sie können mit feuerfestem Material ausgekleidet sein. Der Querschnitt des Kanals 26' kann, je nach dem gewünseh- t.en Querschnitt des flüssigen Metallstrahls 23, rechteckig oder quadratisch sein.
Die Fig. 1, 2 und 4 geben Einzelheiten des Schleuderrades 13 wieder: Im Lager 30 läuft die Antriebswelle 32 mit, der Nabe 35, die mit der Schleuderradscheibe 33 fest verbunden ist. Der Antrieb kann durch eine beliebige Kraft quelle über ein Getriebe erfolgen. Zwischen den beiden Schleuderradscheiben 33 und 34 sitzen in radialen Nuten 38 ausw eehselbare Schaufeln 39, die durch Schrauben 40 ge halten sind. Die radialen Schaufeln können auf der Vorderseite konkav gewölbt sein (Fig. 4).
Die beiden Sehleuderradscheiben 33 und 34 werden durch Distanzbüchsen 36 und Schrauben 37 in festem Abstande zur Symmetrieebene I-I gehalten. In einer zentralen Bohrung des Schleuder rades 33 ist ein Ringkörper 41 gelagert, in dessen Mantel 42 sich eine Öffnung 43 be findet, deren Querschnitt so gewählt ist, dass auf den Schleuderradsehaufeln 39 ein Kühl mittelstrahl gleichmässiger Dichte entsteht, das heisst das Wassergewicht ist, bezogen auf das Volumengewicht des Schleuderstrahls, an genähert konstant. Der Aussendurchmesser des Ringkörpermantels 42 ist mit sehr gerin gem Spiel in der Öffnung der Innenkanten der Schaufeln 39 eingebaut.
Die Hohlnabe 44 des Ringkörpers 41 ist im Lager 31 dreh bar, und auf der Hohlnabe 44 sitzt ein Ge trieberad 45_, das mit einem Ritzel 46 im Ein griff steht. Das letztere sitzt auf einer Steuer welle 47 mit einem Handrad 48. Zum Fest halten einer einmal eingestellten Lage des Ritzels 46 dient eine Raste 49, die durch eine Druckfeder 61 in die Zähne des Ritzels 46 eingreift. Am Lager 31 ist ein Anschluss- stüek 50 befestigt, in das die Leitung 51 von der Pumpe 14 her einmündet. Der Übergang vom Ansehlussstück 50 zur Hohlnabe 44 ist durch geeignete, nicht dargestellte Mittel ab gedichtet.
Eine Schutzhaube 54 umschliesst einen Teil des Umfanges des Schleuderrades 13 zum Auffangen derjenigen Kühlflüssig keit, die etwa ausserhalb des gerichteten Strahls 15 vom Schleuderrad 13 weggeschleu dert werden sollte. Eine U-förmige Schutzvor richtung 57 umgibt den Metallstrahl 23 zum Teil. Sie ragt zwischen die Austrittsstelle der Kühlflüssigkeit aus dem Rad und die Auf schlagstelle des Kühlflüssigkeitsstrahls auf den flüssigen Metallstrahl hinein und schützt den letzteren vor den vom Schleuderrad 13 her rührenden Einwirkungen der Ventilations strömungen.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 5 ist die folgende Aus der Abstiehrinne 18 des Schmelzofens 10 fliesst ein Strahl von flüssigem Metall 20 durch die Rinne 11 in das Messgefäss 1.2. Die Rinne 11 kann mittels der Vorrichtung 21 der jeweiligen Lage der Abstichrinne 18 und des Messgefässes 12 angepasst werden.
Das Mess- gefäss 12 dient nicht nur dazu, im flüssigen Metallstrahl 23, dessen Querschnitt durch die Form des Querschnittes des Kanals 26 be stimmt wird, eine gleichmässige (Tefällshöhe und Geschwindigkeit zu erzeugen, sondern es soll auch mithelfen, einen \sauberen und schlackenfreien Metallkies zu erhalten.
Der im Querschnitt rechteckige, flüssige Metallstrahl 23 weist eine gleichmässige Dicke <I>X</I> (Fig.5) auf und die Breite<I>Y</I> ist unge fähr gleich oder besser noch etwas geringer als die Breite des Kühlflüssigkeitsstrahls 15, welcher auf die Breitseite des flüssigen 1Ie- tallstrahls 23 auftrifft.
Vorteilhaft treffen die Kühlflüssigkeits- strahlen 15' in angenähert tangentialer Rich tung zum flüssigen Metallstrahl 23 auf den selben auf. Die Kühlflüssigkeitsstrahlen sol len also unter einem möglichst spitzen Winkel auf den flüssigen Metallstrahl auftreffen. Sie sind schräg nach unten gerichtet.
Die Pumpe 14 saugt aus einem nicht dar gestellten Behälter Kühlflüssigkeit, beispiels weise MTasser, und fördert dieselbe durch die Leitung 51 in das Anschlussstüek 50 und durch die Hohlnabe 44 in den Ring körper 41 mit der Öffnung 43 im Hantel 42. Durch die Steuervorrichtung, die im darge stellten Beispiel aus den Teilen 45, 46, 47 und 48 besteht, kann die Öffnung 43 im Man tel 42 des Ringkörpers 41 in die gewünschte Stellung gedreht werden, die die Lage und Richtung des Kühlflüssigkeitsstrahls 15 be stimmt. Durch die Raste 49 wird die einge stellte Stellung am Ritzel 46 festgehalten.
Die senkrecht zur Rotationsachse des Schleuderrades stehende Symmetrieebene 1-I schneidet. den Metallstrahl.
Der aus der Öffnung 43 des Ringkörpers 41 austretende Kühlflüssigkeitsstrahl wird von den Innenkanten der Schaufeln 39 de,# sich im Pfeilsinn drehenden Schleuderrades 13 erfasst und auf dem Wege nach den Aussen kanten der Schaufeln 39 beschleuni-t, so dass an der durch die Stellung der Öffnung 43 im Ringkörper 41 vorausbestimmten Stelle am Umfang des Schleuderrades 13 aufeinander folgende Kühlflüssigkeitsstrahlen,
bestehencl aus abgeteilten. -Mengen von fein verteilter Kühlflüssigkeit, austreten. Schematisch ist dies in Fig. 1 und 5 dargestellt, wobei die ab geteilten --engen mit 60 bezeichnet sind. Durch die gegen die Flüssigkeit konkav ge wölbte beaufsehlagte Seite 38 der Schaufeln 30 wird eine Konzentration des Strahls in der ljängsi-iehtung erreicht, da.ss der Kühlflüssig keitsstrahl 15 auf der ganzen Breite Y eine gleichmässige Dichte aufweist.
Der aus dem Kanal 26' des Messgefässes 72 an der Stelle 26" herunterfliessende flüs sige -Metallstrahl 23 wird von den vom Schleu derrad 1.3 stossweise weggeschleuderten abge teilten Kühlflüssigkeitsmengen 60, welche die aufeinanderfolgenden Kühlflüssigkeitsstrahlen- bilden, beaufsehlagt und zerteilt, wobei das flüssige -Metall abgeschreckt wird und Stahl kies 22 entsteht.
Einzelne Eigenschaften des erzeugten Stahlkieses 22 können durch geeignete Kom bination der nachstehend aufgeführten Fak toren beeinflusst werden: Drehzahl des Schleu derrades 13; Anzahl und Form der Schaufeln 3S1; Form, Abmessungen und Stellung der Öff nung 43 im Ringkörper 41; Form und Ab- inessungen des flüssigen Metallstrahls 23; Ab- sehreekeigenschaften der Kühlflüssigkeit.
Die Dichte und Geschwindigkeit, besonders aber die letztere des Kühlflüssigkeitsstrahls 15, bestimmen die Grössenordnung des erzeugten Stahlkieses 22.
Allgemein wird bei Verminderung der Selileuderraddrehzahl, das heisst Verringerung der Geschwindigkeit des Kühlflüssigkeits- strahls 15, ein grösserer Anteil an grobkörni gem Kies erzeugt, während bei einer Erhö hung der Sehleuderraddrehzahl ein höherer Anteil an feinkörnigem Kies entsteht.
Die Dichte des pulsierenden l#-,ühlflüssig- keitsstrahls 15 kann auf folgende Weise ver- än(lert werden: cr) durch Verändern der dem Schleuder rad 13 durch die Pumpe 14 zugeführten Kühl- flüssigkeitsinenge, h) durch Verändern der Schleuderrad breite, c) durch Verändern des Abstandes z < vi- sehen flüssigem Metallstrahl 23 und Schleu derrad 13, d)
durch Verändern der Bogenlänge des Kühlflüssigkeitsstrahls 15.
Zum Erreichen einer grösseren Dichte des Kühlflüssigkeitsstrahls 15 sind notwendig grösseres Kühlflüssigkeitsvolumen von der Pumpe 14 in das Schleuderrad 13; verhält nismässig schmales oder axial dünnes Schleu derrad 13; geringer Abstand zwischen flüssi gem Metallstrahl 23 und Schleuderrad 13 und eine kurze Bogenlänge des Kühlflüssigkeits- strahls 1.5.
Eine Verminderung der Bogenlänge des Kühlflüssigkeitsstrahls 15 kann erreicht wer den durch kürzere Schaufeln 39, durch Ver ringerung der umfänglichen Länge der Öff nung 43 im Ringkörper 41 und durch Er höhen der Schaufelzahl im Schleuderrad 13.
Der Durchgangsquerschnitt der Öffnung -13 im Ringkörper 41. ist auch mitbestimmend für die Zerteilwirkung am flüssigen Metall strahl 23. Allgemein nimmt bei einer Verrin gerung des Querschnittes der Öffnung 43 die Geschwindigkeit der durchfliessenden Kühl flüssigkeit zu.
Die Zerteilung des flüssigen Metallstrahls 23 kommt. dadurch zustande, dass dessen Ober flächenspannung, die im Vergleich zu andern Flüssigkeiten hoch ist, vom Kühlflüssigkeits- strahl 15 überwunden wird. Ist einmal diese Oberflächenspannung überwunden, wozu be trächtliche Kraft notwendig ist, dann wird jede etwa noch vorhandene überschüssige Kraft dazu verwendet, die bereits zerteilten Metallteilchen noch weiter zu zerteilen.
Es kann erwünscht. sein, einen grossen An teil an grobkörnigem Kies zu erzeugen, oder das Gegenteil kann der Fall sein, wenn z. B. der erzeugte Stahlkies weiterverarbeitet wer den soll auf Metallpulver. In diesem letzteren Falle bietet die Erzeugung von feinkörnigem Kies den Vorteil, dass die anschliessenden Mahloperationen verkürzt werden können.
In den vom Schleuderrad weggeschleuder ten Kühlflüssigkeitsstrahl 15 kann Luft ein geschlossen sein; dies ist jedoch in bestimmten Fällen wegen den durch sie verursachten OxY - dationserscheinungen unerwünscht. Dies trifft besonders zu bei der Herstellung von Kies grosser Feinheit; das ganze Verfahren kann dann in einer sauerstoffarmen oder reduzie renden Atmosphäre durchgeführt werden.
Der erzeugte Stahlkies wird in einem ge richteten Strahl mit sehr geringer Streuung an eine bestimmte Stelle in der Vorrichtung geschleudert, was dessen leichte Entnahme aus der Vorrichtung gestattet. Ferner ist die Bedienung gefahrlos, weil keine Metallteil ehen frei herumfliegen.
<B> Method and device for the production of steel shot. </B> The present invention relates to a method for the production of steel shot, where successive jets of cooling liquid are conducted when the starting metal is melted onto a jet.
In the method according to the present invention, the cooling liquid is thrown from a centrifugal wheel intermittently and in a divided state against the jet of molten metal.
To carry out the method, a device is provided which has a centrifugal wheel whose plane of symmetry, which is perpendicular to the axis of rotation, intersects the beam of liquid metal.
The accompanying drawings illustrate an exemplary embodiment of the device according to the invention. 1 shows a schematic representation of the device, partly in section through the plane of symmetry II of the centrifugal wheel in FIG. 2, FIG. 2 shows a section through the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows a view from below of the Measuring container and the protective device attached below it,
FIG. 4 shows a view of a blade of the centrifugal wheel and FIG. 5 shows the mode of operation of the cooling liquid jet which strikes the liquid metal jet. Fig. 1 shows schematically the tapping channel 18 of an only indicated electric, tiltable melting furnace 10, which is suitable for melting the types of steel used in this process and which stands on a foundation 17 ..
The trough 11, which is made of metal and can be lined with refractory material, is adjustable in terms of height with the aid of a device 21 provided schematically. On a frame 25 there is a measuring vessel 12 with an insert piece 26 having the outlet channel 26 '; the two parts 12, 26 can be made of Me tall, and they can be lined with refractory material. The cross section of the channel 26 'can, depending on the desired cross section of the liquid metal jet 23, be rectangular or square.
FIGS. 1, 2 and 4 show details of the centrifugal wheel 13: The drive shaft 32, the hub 35, which is firmly connected to the centrifugal wheel disk 33, runs in the bearing 30. It can be driven by any power source via a transmission. Between the two centrifugal disks 33 and 34 sit in radial grooves 38 out eehselbaren blades 39 which are held by screws 40 ge. The radial blades can be curved concavely on the front side (FIG. 4).
The two Sehleuderradiben 33 and 34 are held by spacer sleeves 36 and screws 37 at a fixed distance from the plane of symmetry I-I. In a central bore of the centrifugal wheel 33, an annular body 41 is mounted, in the jacket 42 of which there is an opening 43, the cross section of which is selected so that a cooling medium jet of uniform density is created on the centrifugal wheel blades 39, i.e. the water weight is based on the volume weight of the centrifugal jet, at approximately constant. The outer diameter of the ring body jacket 42 is built into the opening of the inner edges of the blades 39 with very little play.
The hollow hub 44 of the annular body 41 is rotatable in the bearing 31, and on the hollow hub 44 sits a Ge gear wheel 45_, which is in a handle with a pinion 46. The latter sits on a control shaft 47 with a handwheel 48. A detent 49, which engages the teeth of the pinion 46 by a compression spring 61, is used to hold a position of the pinion 46 once set. A connector 50, into which the line 51 from the pump 14 opens, is attached to the bearing 31. The transition from the connection piece 50 to the hollow hub 44 is sealed by suitable means, not shown.
A protective hood 54 encloses part of the circumference of the centrifugal wheel 13 for collecting that cooling liquid which should be thrown away from the centrifugal wheel 13 approximately outside the directed jet 15. A U-shaped Schutzvor device 57 surrounds the metal beam 23 in part. It protrudes between the exit point of the cooling liquid from the wheel and the point of impact of the cooling liquid jet on the liquid metal jet and protects the latter from the effects of the ventilation flows caused by the centrifugal wheel 13.
The mode of operation of the device according to FIGS. 1 to 5 is as follows. A jet of liquid metal 20 flows from the drainage channel 18 of the melting furnace 10 through the channel 11 into the measuring vessel 1.2. The channel 11 can be adapted to the respective position of the tapping channel 18 and the measuring vessel 12 by means of the device 21.
The measuring vessel 12 not only serves to generate a uniform drop height and speed in the liquid metal jet 23, the cross-section of which is determined by the shape of the cross-section of the channel 26, but it should also help to create a clean and slag-free metal pebble to obtain.
The liquid metal beam 23, which is rectangular in cross section, has a uniform thickness <I> X </I> (FIG. 5) and the width <I> Y </I> is approximately the same or, better still, somewhat smaller than the width of the Cooling liquid jet 15 which strikes the broad side of the liquid metal jet 23.
The cooling liquid jets 15 'advantageously strike the same in an approximately tangential direction to the liquid metal jet 23. The coolant jets should therefore impinge on the liquid metal jet at as acute an angle as possible. They are directed downwards at an angle.
The pump 14 sucks coolant from a container not provided, for example MTasser, and conveys the same through the line 51 into the connection piece 50 and through the hollow hub 44 in the ring body 41 with the opening 43 in the dumbbell 42. By the control device that in the illustrated example consists of parts 45, 46, 47 and 48, the opening 43 in the Man tel 42 of the annular body 41 can be rotated into the desired position, which determines the position and direction of the cooling liquid jet 15 be. By notch 49, the position is set on the pinion 46 is held.
The plane of symmetry 1-I, which is perpendicular to the axis of rotation of the centrifugal wheel, intersects. the metal beam.
The jet of cooling liquid emerging from the opening 43 of the annular body 41 is captured by the inner edges of the blades 39 de, # rotating in the direction of the arrow and accelerated on the way to the outer edges of the blades 39, so that the position of the Opening 43 in the ring body 41 predetermined point on the circumference of the centrifugal wheel 13 successive jets of coolant,
consist of divided. -Mounts of finely divided coolant leak out. This is shown schematically in Figs. 1 and 5, with the narrowings divided from being denoted by 60. The side 38 of the blades 30, which is concavely curved towards the liquid, causes the jet to be concentrated in the longitudinal direction so that the cooling liquid jet 15 has a uniform density over the entire width Y.
The liquid metal jet 23 flowing down from the channel 26 'of the measuring vessel 72 at the point 26 "is charged and broken up by the coolant quantities 60 thrown away by the centrifugal wheel 1.3 in bursts, which form the successive cooling liquid jets, whereby the liquid metal is quenched and steel gravel 22 is produced.
Individual properties of the steel shot 22 produced can be influenced by a suitable combination of the following factors: speed of the Schleu derrades 13; Number and shape of blades 3S1; Shape, dimensions and position of the opening 43 in the annular body 41; Shape and dimensions of the liquid metal jet 23; Disregard properties of the coolant.
The density and speed, but especially the latter of the cooling liquid jet 15, determine the order of magnitude of the steel shot 22 produced.
In general, a larger proportion of coarse-grained gravel is generated when the speed of the control wheel is reduced, that is to say, the speed of the cooling liquid jet 15 is reduced, while a higher proportion of fine-grained gravel is produced when the speed of the control wheel is increased.
The density of the pulsating l #, coolant jet 15 can be changed in the following way (cr) by changing the amount of cooling liquid supplied to the centrifugal wheel 13 by the pump 14, h) by changing the centrifugal wheel width, c ) by changing the distance z <v- see liquid metal jet 23 and centrifugal wheel 13, d)
by changing the arc length of the cooling liquid jet 15.
To achieve a greater density of the cooling liquid jet 15, a larger volume of cooling liquid is necessary from the pump 14 into the centrifugal wheel 13; behaves nism moderately narrow or axially thin Schleu derrad 13; small distance between liquid metal jet 23 and centrifugal wheel 13 and a short arc length of the cooling liquid jet 1.5.
A reduction in the arc length of the cooling liquid jet 15 can be achieved by shorter blades 39, by reducing the circumferential length of the opening 43 in the annular body 41 and by increasing the number of blades in the centrifugal wheel 13.
The passage cross-section of the opening -13 in the ring body 41. is also a determining factor for the splitting effect on the liquid metal jet 23. In general, when the cross-section of the opening 43 is reduced, the speed of the cooling liquid flowing through increases.
The fragmentation of the liquid metal beam 23 comes. comes about because its surface tension, which is high in comparison to other liquids, is overcome by the cooling liquid jet 15. Once this surface tension has been overcome, which requires considerable force, any excess force that may still be present is used to further break up the metal particles that have already been broken up.
It may be desired. be to produce a large part of coarse gravel, or the opposite may be the case if z. B. the steel shot produced is further processed who should on metal powder. In this latter case, the production of fine-grained gravel offers the advantage that the subsequent grinding operations can be shortened.
In the jet of cooling liquid 15 thrown away from the centrifugal wheel, air can be a closed; however, in certain cases this is undesirable because of the oxidation phenomena it causes. This is particularly true when producing gravel of great fineness; the whole process can then be carried out in a low-oxygen or reducing atmosphere.
The steel shot produced is hurled in a directed beam with very little scattering at a certain point in the device, which allows it to be easily removed from the device. Furthermore, the operation is safe because no metal parts are flying around freely.