CH619875A5

CH619875A5 - Device for the production of metal granules

Info

Publication number: CH619875A5
Application number: CH1483875A
Authority: CH
Inventors: Roland Prof Dr Mont Schuh
Original assignee: Buntmetall Gmbh
Priority date: 1974-11-22
Filing date: 1975-11-17
Publication date: 1980-10-31
Also published as: AT337376B; DE2551954A1; ATA938474A

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. The invention relates to a device for producing metal granules from molten metals or alloys, with one or more openings for dropwise pouring out of the melt casting vessel.

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. The further processing or use of metals in the form of more or less large particles takes place in powder metallurgy over fine or very fine particles, but in granulate metallurgy over larger particles. Larger particles in a size range of 10 to 15 mm in diameter are often used as granules directly in chemical or metallurgical processes. Such granules are generally produced by producing calibrated drops of the melt in question and cooling them in various media. For various areas of application of the granules, it is often desirable to use so-called dry granules, which are granules in which the molten drops are not cooled and solidified in a liquid medium.

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. In known devices of the type mentioned, the outflow openings are drilled into the wall or the bottom of the casting vessel. However, it has been shown that such watering vessels soon become unusable. After an operating time of about 1 to 1.5 hours, even when using metal melts that do not have a particularly high melting point and are not particularly aggressive towards the material that forms the casting vessel, the drip openings are already washed out or created and their diameter changed, so that the droplet volume determining the size of the granulate deviates considerably from that which corresponds to the desired granule size. When using metal melts with a particularly high melting point or particularly strong aggressiveness, it has been shown that soon there is no drop-by-drop flow at all, but rather that the melt emerges or dries out of the casting vessel in the form of an uninterrupted jet, thereby completely preventing the formation of granules or particles of unusable shape arise.

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. Automatic dosing devices are increasingly being used in the use of metal granules. The operationally reliable function of such devices also essentially depends on the shape of the individual grains being as similar as possible. For this reason, special requirements are placed on a uniform shape of the individual metal grains, which can only be achieved incompletely with the devices used to date for the casting of such granules. So far, the solution has been to sort the metal granules by classifying them with sieves and only delivering the uniform grains. As a result, the product is burdened with high costs both by the sieving processes and by the return material that arises in the process. In order to avoid or keep these costs low, the pouring vessel was put out of operation, the changed outflow openings were welded closed and new, appropriately calibrated outflow openings were drilled next to them. Since it is now practically impossible to drill through the vessel walls even halfway in those areas that were previously welded, the entire pouring vessel soon turns out to be no longer suitable for drilling in a corresponding number of new outflow openings, so that it can pass through a new one has to be replaced, but this is associated with considerable costs. However, the pouring vessels are often replaced as a whole in order to avoid these cumbersome manipulations, but this also results in a cost burden and a restriction in production.

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. According to the invention, the disadvantages of the known designs are avoided in that the outflow openings are formed by exchangeable nozzles and a cooled conveyor belt which can be moved in a straight line is provided to catch the melt drops.

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. This eliminates the need to weld the outflow openings previously provided in the casting vessel as such, if these are washed out or relocated by changing the diameter of the molten metal, and drilling through the wall of the vessel in order to create new outlet openings corresponding to the desired size of the melt drops is also omitted. The pouring vessel is therefore withdrawn from use only during the relatively short period of time required for the replacement of the nozzles that may be necessary. Possible blockages of outflow openings due to foreign admixtures of the melt can also be removed by exchanging the respective nozzles, so that the casting vessel can still be used with the other nozzles.

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. The nozzles forming the outflow openings can be calibrated particularly precisely. If the droplet size is kept largely constant, which is made possible by the use of particularly precisely calibrated nozzles, then granules shaped like lumps form on the conveyor belt, which hardly differ from one another in terms of their shape and volume, which is why such metal granules are used in various chemical and metallurgical processes Procedure desired, in some cases even necessary. Due to the interchangeability of the nozzles, the pouring vessel can also be directed for the metal to be processed, since the precise calibration of the melt drops is determined both by the surface tension of the same and by the adhesion between the melt and the nozzle material, the latter component being selected by the choice of the corresponding nozzle material can be taken into account with regard to the metal to be processed.

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 The cooling section is normally arranged horizontally and provides the necessary contact between the granules and the cooling surface over a certain period of time, which is particularly important because of the mainly convective heat transfer that is present here. The linear arrangement of the cooling section also ensures uniform cooling of all particles generated. This provides significant advantages over previously known devices in which cooled drums or plates are provided. The conveyor belt with cooling section is also freely accessible on the rear side outside the cooling section and can thus be separated from the cooling5

10 10th

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20 20th

25 25th

30 30th

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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. water are kept free, which ensures optimal utilization of the cooling water with regard to the heat transfer between water and conveyor belt. As a result, special regulations for the purity of the cooling water can also be avoided. In special cases, e.g. The conveyor belt can also be operated at a variable speed, for example to achieve special granulate shapes.

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, The exchangeable nozzles can advantageously be formed from ceramic or metallic, in particular sintered, materials, as a result of which particularly durable nozzles which are resistant to the aggressiveness of the melt are achieved. The casting vessel of the device according to the invention thus has a lifespan which is up to ten times longer than that of the previous casting vessels,

wobei sich die Durchmesser der Ausfliessöffnungen weder 15 durch Auswaschen noch durch Anlegen von Material während der Standzeit verändern. the diameters of the outflow openings change neither by washing out nor by applying material during the service life.

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 order to achieve a particularly uniform droplet size, in addition to the outflow openings formed by the exchangeable nozzles, the pouring vessel can have an overflow for keeping the metallostatic pressure and the temperature of the melt constant. The size of the drops depends on the metallostatic pressure in the pouring vessel, which is set by the bath height, also on the size, shape and length as well as the direction of the outflow openings and, above all, the bath temperature and the drop height the drop. The metallostatic pressure and the bath temperature in the pouring vessel can be controlled with the metal inlet and overflow. 30th

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. Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. Fig. 1 shows schematically a side view of the entire device. Fig. 2 is a plan view of a part of the casting vessel on a larger scale. Fig. 3 is a section along line III-III of Fig. 2. Fig. 4 is a 35 part of a cross section through another embodiment of the casting vessel, to the same extent as the representations according to FIGS. 2 and 3.

Mit 1 ist das Giessgefäss bezeichnet, das an Trägern 2 beispielsweise über eine Schraubenspindel 3 höhenverstellbar 40 The casting vessel is designated by 1, which is height-adjustable 40 on supports 2, for example by means of a screw spindle 3

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. is hung. The material for the casting vessel depends on the melting point and the aggressiveness of the molten metal to be processed. The liquid metal is introduced into the casting vessel via a feed line 4. The pouring vessel 1 has a metal overflow 5, by means of which the height of the liquid level in the pouring vessel is kept constant. The temperature of the molten metal in the casting vessel can also be regulated by supplying hotter melt and allowing a portion of the melt to overflow to cover the heat losses in the casting vessel. In the bottom 1 'of the pouring vessel 1, outflow openings 6 are provided, which are formed by interchangeable nozzles 7, which are made of ceramic or sintered material and are calibrated so that melt drops of the desired size emerge. Below the casting vessel 1 is a conveyor belt 8 made of a material with high thermal conductivity, z. B. copper provided that is cooled in the area 9. For this purpose, a pipe system 10 is used which, on its side facing the underside of the conveyor belt, has bores approximately 1 mm in diameter and 5 mm apart, through which, as indicated in the drawing, cooling water is sprayed onto the underside of the conveyor belt. The warm water running off the conveyor belt 8 is collected in a trough or a tub 11 and discharged. The deflection rollers for the conveyor belt are designated by 12 and 13, the roller 13 being driven clockwise by a motor (not shown) in FIG. 1. At the cooling area 9 of the conveyor belt 8 can still be followed by a cooling section for air, gas or steam cooling to z. B. in the case of processing alloys with melting intervals to avoid sticking together of the granules in the collecting containers. The granules falling from the conveyor belt 8 are removed via a collecting cup 14.

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. 4, the outflow openings 6 formed by the exchangeable nozzles 7 are arranged in a side wall 1 "of the casting vessel 1 above the conveyor belt. The remaining parts of the device are designed in the same way as in the first embodiment.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Device for the production of metal granules from metal or alloy melts, with one or more openings for dropwise pouring out of the melt casting vessel, characterized in that the outlet openings (6) are formed by interchangeable nozzles (7) and to collect the melt drops rectilinearly movable, cooled conveyor belt (8) is provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the interchangeable nozzles (7) are formed from ceramic or metallic, in particular sintered materials.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Device according to claim 1, characterized in that the casting vessel (1) has, in addition to the outflow openings (6) formed by the interchangeable nozzles (7), an overflow (5) for keeping the metallostatic pressure and the temperature of the melt constant.