CH619875A5 - Device for the production of metal granules - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallgranalien aus Metall- oder Legierungsschmelzen, mit einem eine oder mehrere Öffnungen zum tropfenweisen Ausfliessen der Schmelze aufweisenden Giessgefäss.

Die Weiterverarbeitung bzw. Verwendung von Metallen in Form von mehr oder weniger grossen Partikeln erfolgt in der Pulvermetallurgie über feine oder feinste Partikel, in der Granulatmetallurgie jedoch über grössere Partikel. Grössere Partikel in einem Grössenbereich von 10 bis 15 mm Durchmesser werden als Granulate häufig direkt bei chemischen oder metallurgischen Prozessen eingesetzt. Die Herstellung derartiger Granulate erfolgt in der Regel durch Erzeugen von kalibrierten Tropfen der betreffenden Schmelze und deren Abkühlung in verschiedenen Medien. Für verschiedene Anwendungsgebiete der Granulate ist es oft wünschenswert, dass sogenannte Trockengranulate zum Einsatz kommen, das sind Granalien, bei welchen die Abkühlung und Erstarrung der schmelzflüssigen Tropfen nicht in einem flüssigen Medium erfolgte.

Bei bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind die Ausfliessöffnungen in die Wand oder den Boden des Giessgefässes gebohrt. Es hat sich aber gezeigt, dass solche Giessgefässe alsbald unbrauchbar werden. Nach einer Betriebszeit von etwa 1 bis 1,5 Stunden sind nämlich die Austropföffnungen auch bei Verwendung von Metallschmelzen, die keinen besonders hohen Schmelzpunkt und keine besonders starke Aggressivität gegenüber dem das Giessgefäss bildenden Material aufweisen, bereits ausgewaschen oder angelegt und dadurch in ihrem Durchmesser verändert, so dass das die Grösse des Granulats bestimmende Tropfenvolumen von jenem ganz erheblich abweicht, welches der gewünschten Granulatgrösse entspricht. Bei Verwendung von Metallschmelzen mit besonders hohem Schmelzpunkt oder besonders starker Aggressivität hat es sich gezeigt, dass alsbald überhaupt kein tropfenweises Ausfliessen stattfindet, sondern die Schmelze aus dem Giessgefäss in Form eines ununterbrochenen Strahles austritt oder versiegt, wodurch Granulatbildung vollkommen ausgeschlossen wird oder Teilchen von unbrauchbarer Form entstehen.

Bei der Anwendung von Metallgranalien werden in steigendem Masse automatische Dosierungsvorrichtungen verwendet. Die betriebssichere Funktion solcher Vorrichtungen hängt wesentlich auch von einer möglichst gleichartigen Form der einzelnen Körner ab. Aus diesem Grunde werden besondere Anforderungen an eine gleichmässige Formgebung der einzelnen Metallkörner gestellt, was mit den bisher verwendeten Vorrichtungen für das Giessen solcher Granalien nur unvollständig erreicht werden kann. Man behilft sich bisher damit, dass man die Metallgranalien durch Klassierung mit Sieben sortiert und nur die einheitlichen Körner zur Auslieferung bringt. Dadurch wird das Produkt mit hohen Kosten sowohl durch die Siebvorgänge als auch durch das dabei entstehende Rücklaufmaterial belastet. Zur Vermeidung oder Geringhaltung dieser Kosten wurde das Giessgefäss ausser Betrieb gesetzt, die veränderten Ausfliessöffnungen wurden zuge-schweisst und neben ihnen neue, entsprechend kalibrierte Ausfliessöffnungen gebohrt. Da nun ein auch nur halbwegs genaues Durchbohren der Gefässwände in jenen Bereichen, die vorher bereits zugeschweisst wurden, praktisch nicht durchführbar ist, erweist sich das gesamte Giessgefäss in Bälde als für das Einbohren einer entsprechenden Anzahl von neuen Ausfliessöffnungen nicht mehr geeignet, so dass es durch ein neues ersetzt werden muss, was aber mit erheblichen Kosten \ erbunden ist. Es werden aber vielfach die Giessgefässe auch als Ganzes ausgewechselt, um diese umständlichen Manipulationen zu vermeiden, was jedoch gleichfalls eine Kostenbelastung und eine Produktionseinschränkung bewirkt.

Erfindungsgemäss werden die Nachteile der bekannten Ausbildungen dadurch vermieden, dass die Ausfliessöffnungen durch auswechselbare Düsen gebildet sind und zum Auffangen der Schmelzetropfen ein geradlinig bewegbares, gekühltes Förderband vorgesehen ist.

Dadurch erübrigt sich ein Zuschweissen der bisher im Giessgefäss als solchem vorgesehenen Ausfliessöffnungen, wenn diese unter Veränderung ihres Durchmessers durch die Metallschmelze ausgewaschen oder verlegt sind, wobei auch das Durchbohren der Gefässwand zwecks Schaffung neuer, der gewünschten Grösse der Schmelzetropfen entsprechender Ausfliessöffnungen entfällt. Das Giessgefäss ist also nur während der verhältnismässig kurzen, für das etwa erforderliche Auswechseln der Düsen benötigten Zeitspanne seinem Einsatz entzogen. Auch mögliche Verstopfungen von Ausfliessöffnungen durch artfremde Beimengungen der Schmelze können durch Auswechseln der jeweiligen Düsen behoben werden, so dass das Giessgefäss mit den anderen Düsen weiterhin verwendbar bleibt.

Die die Ausfliessöffnungen bildenden Düsen können besonders genau kalibriert werden. Wird die Tropfengrösse weitgehend konstant gehalten, was durch Verwendung von besonders genau kalibrierten Düsen ermöglicht ist, dann bilden sich auf dem Förderband batzenartig geformte Granulate, die hinsichtlich ihrer Gestalt und ihres Volumens kaum voneinander abweichen, was für den Einsatz derartiger Metallgranalien in verschiedenen chemischen und metallurgischen Verfahren erwünscht, ja in gewissen Fällen sogar notwendig ist. Durch die Auswechselbarkeit der Düsen kann das Giessgefäss überdies auch für das jeweils zu verarbeitende Metall gerichtet werden, da die genaue Kalibrierung der Schmelzetropfen sowohl durch die Oberflächenspannung derselben als auch durch die Adhäsion zwischen Schmelze und Düsenwerkstoff bestimmt wird, wobei der letztgenannten Komponente durch die Wahl des entsprechenden Düsenwerkstoffes im Hinblick auf das zu verarbeitende Metall Rechnung getragen werden kann.

Die Kühlstrecke ist im Normalfall horizontal angeordnet und ergibt den notwendigen Kontakt zwischen Granulat und Kühlfläche über einen bestimmten Zeitraum, was wegen des hier bestehenden hauptsächlich konvektiven Wärmeüberganges von besonderer Bedeutung ist. Ebenso wird durch die geradlinige Anordnung der Kühlstrecke die gleichmässige Kühlung aller erzeugten Partikel gewährleistet. Damit werden gegenüber bisher bekannten Vorrichtungen, bei welchen gekühlte Trommeln oder Teller vorgesehen sind, wesentliche Vorteile erzielt. Das Förderband mit Kühlstrecke ist darüberhinaus an seiner Rückseite ausserhalb der Kühlstrecke frei zugänglich und kann somit von Abscheidungen aus dem Kühl5

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wasser freigehalten werden, wodurch eine optimale Ausnützung des Kühlwassers hinsichtlich des Wärmeüberganges zwischen Wasser und Förderband gegeben ist. Dadurch kann auch \ on besonderen Vorschriften für die Reinheit des Kühlwassers Abstand genommen werden. In Sonderfällen, z. B. zur Erzie- 5 lung besonderer Granulatformen, kann das Förderband auch mit variabler Geschwindigkeit betrieben werden.

Vorteilhafterweise können die auswechselbaren Düsen aus keramischen oder metallischen, insbesondere gesinterten Werkstoffen gebildet sein, wodurch besonders dauerhafte, 10 gegen die Aggressivität der Schmelze widerstandsfähige Düsen erzielt werden. Das Giessgefäss der erfindungsgemässen Vorrichtung weist damit eine gegenüber der Standzeit der bisherigen Giessgefässe bis zu zehnmal längere Lebensdauer auf,

wobei sich die Durchmesser der Ausfliessöffnungen weder 15 durch Auswaschen noch durch Anlegen von Material während der Standzeit verändern.

Um eine besonders gleichmässige Tropfengrösse zu erreichen, kann das Giessgefäss ausser den durch die auswechselbaren Düsen gebildeten Ausfliessöffnungen einen Überlauf für 20 die Konstanthaltung des metallostatischen Druckes und der Temperatur der Schmelze aufweisen. Die Grösse der Tropfen richtet sich nämlich auch noch nach dem metallostatischen Druck im Giessgefäss, welcher durch die Badhöhe eingestellt ist, weiters auch noch nach der Grösse, Form und Länge sowie 25 der Richtung der Ausfliessöffnungen und vor allem aber noch nach der Badtemperatur und der Fallhöhe der Tropfen. Der metallostatische Druck und die Badtemperatur im Giessgefäss lassen sich dabei mit dem Metallzulauf und dem Überlauf regeln. 30

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht der gesamten Vorrichtung. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Teil des Giessgefässes in grösserem Massstab. Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie III-III der Fig. 2. Fig. 4 ist ein 35 Teil eines Querschnittes durch eine andere Ausführungsform des Giessgefässes, und zwar in gleichem Massstab wie die Darstellungen gemäss Fig. 2 und 3.

Mit 1 ist das Giessgefäss bezeichnet, das an Trägern 2 beispielsweise über eine Schraubenspindel 3 höhenverstellbar 40

aufgehängt ist. Der Werkstoff für das Giessgefäss richtet sich dabei nach dem Schmelzpunkt und der Aggressivität der zu \erarbeitenden Metallschmelze. Das flüssige Metall wird in das Giessgefäss über eine Zuleitung 4 eingebracht. Das Giessgefäss 1 weist einen Metallüberlauf 5 auf, durch welchen die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Giessgefäss konstant gehalten wird. Auch die Temperatur der im Giessgefäss befindlichen Metallschmelze kann durch Zulaufen heisserer Schmelze und Überfliessenlassen eines Teiles der Schmelze zur Deckung der Wärmeverluste im Giessgefäss geregelt werden. Im Boden 1' des Giessgefässes 1 sind Ausfliessöffnungen 6 vorgesehen, die durch auswechselbare Düsen 7 gebildet sind, welche aus keramischem oder gesintertem Material hergestellt und so kalibriert sind, dass Schmelzetropfen in gewünschter Grösse austreten. Unterhalb des Giessgefässes 1 ist zum Auffangen der Schmelzetropfen ein Förderband 8 aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. Kupfer, vorgesehen, das im Bereich 9 gekühlt wird. Dazu dient ein Rohrsystem 10, das an seiner der Unterseite des Förderbandes zugewandten Seite Bohrungen mit etwa 1 mm Durchmesser und 5 mm gegenseitigem Abstand aufweist, durch welche, wie in der Zeichnung angedeutet, Kühlwasser auf die Unterseite des Förderbandes gesprüht wird. Das vom Förderband 8 abrinnende warme Wasser wird in einem Trog bzw. einer Wanne 11 gesammelt und abgeführt. Mit 12 und 13 sind die Umlenkwalzen für das Förderband bezeichnet, wobei die Walze 13 von einem nicht dargestellten Motor in Fig. 1 gesehen im Uhrzeigersinn angetrieben wird. An den Kühlbereich 9 des Förderbandes 8 kann sich noch eine Kühlstrecke für Luft-, Gas- oder Dampfkühlung anschliessen, um z. B. im Falle der Verarbeitung von Legierungen mit Schmelzintervallen ein oberflächliches Zusammenkleben der Granalien in den Auffangbehältern zu vermeiden. Die \om Förderband 8 herabfallenden Granalien werden über eine Auffangtasse 14 abgeführt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 sind die durch die auswechselbaren Düsen 7 gebildeten Ausfliessöffnungen 6 in einer oberhalb des Förderbandes liegenden Seitenwandung 1" des Giessgefässes 1 angeordnet. Die übrigen Teile der Vorrichtung sind in gleicher Weise ausgebildet wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Vorrichtung zur Herstellung von Metallgranalien aus Metall- oder Legierungsschmelzen, mit einem eine oder mehrere Öffnungen zum tropfenweisen Ausfliessen der Schmelze aufweisenden Giessgefäss, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfliessöffnungen (6) durch auswechselbare Düsen (7) gebildet sind und zum Auffangen der Schmelztropfen ein geradlinig bewegbares, gekühltes Förderband (8) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auswechselbaren Düsen (7) aus keramischen oder metallischen, insbesondere gesinterten Werkstoffen gebildet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Giessgefäss (1) ausser den durch die auswechselbaren Düsen (7) gebildeten Ausfliessöffnungen (6) einen Überlauf (5) für die Konstanthaltung des metallosta-tischen Druckes und der Temperatur der Schmelze aufweist.