DE3328316C2

DE3328316C2 - Method and apparatus for feeding discrete metal particles into a flowing molten metal

Info

Publication number: DE3328316C2
Application number: DE19833328316
Authority: DE
Inventors: Rolf Sion Roggen
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3328316A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Zuführen von Metall in eine Metallschmelze, insbesondere zum Aufschmelzen von festem Metall, beispielsweise Metallschrott oder Krätzegranalien, soll die Metallschmelze zumindest teilweise aufgeteilt und jeder Teil in eine zum anderen Teil gegenläufige Drehbewegung versetzt werden, so daß zumindest zwei Schmelzewalzen entstehen, deren Mittelachsen einen Winkel zueinander bilden. Das Metall wird an der Stelle zugegeben, an welcher die beiden Schmelzewalzen aufeinandertreffen. Die Schmelzewalzen werden dadurch erzeugt, daß die Metallschmelze etwa rechtwinklig zur Mittelachse und etwa tangential zum Querschnitt zweier Rohrabschnitte in diese eingeleitet wird, wobei diese Mittelachsen einen Winkel einschließen, oder dadurch, daß die Schmelze in den Rohrabschnitten durch elektrodynamische Kräfte in Drehbewegung versetzt wird.In a method for feeding metal into a metal melt, in particular for melting solid metal, for example metal scrap or dross granules, the metal melt is to be at least partially divided and each part is to be set in a rotating movement in opposite directions to the other part, so that at least two melt rollers are created The central axes form an angle to each other. The metal is added at the point where the two melt rollers meet. The melt rollers are produced by introducing the molten metal approximately at right angles to the central axis and approximately tangential to the cross-section of two pipe sections, with these central axes enclosing an angle, or by rotating the melt in the pipe sections by electrodynamic forces.

Description

gierungsbestandteile von oben dem Schmelzefluß zugeführt werden, so drehen sich nach Anspruch 2 die in Fließrichtung gesehene linke Schmelzewalze im Uhrzeigersinn und die andere Schmelzewalze im Gegenuhrzeigersinn. Damit wird an der Stelle, an welcher die beiden Schmelzewalzen aufeinander treffen, eine Furche erzeugt, in weicher der aufzuschmelzende Schrott, die Kratze bzw. die Legierungsbestandteile hineingesaugt werden. Auf diese Weise wird die Schmelze immer wieder durchmengt, es gibt keine ruhende Schmelzeoberfläche, und dementsprechend kann sich auch kein Metallteil schwimmend auf dieser Oberfläche halten.alloy components are fed from above the melt flow, so rotate according to claim 2 in Left melt roller, seen in the direction of flow, clockwise and the other melt roller counterclockwise. This creates a furrow at the point where the two melt rollers meet, into which the scrap to be melted, the scrap or the alloy components are sucked in will. This way the melt will keep coming back There is no static melt surface, and accordingly no metal part can either keep floating on this surface.

Sobald die beiden Schmelzewalzen aufeinander treffen, wird eine zusätzliche Turbulenz erzeugt, welche auch weiterhin das aufzuschmelzende Metall im innigen Kontakt mit der Schmelze hält. Ebenso wird die Durchmischung der festen und flüssigen Phasen der einzelnen Schmekebestandteile gefördert Nicht unerwähnt darf hierbei die Vernichtung der Oxidhäute bleiben. Sowohl die Wärmeübergangszahl als auch die Aufschmelzgeschwindigkeit wird wesentlich erhöht Kurz nach dem Aufeinandertreffen der beiden SchmelzewrUzen vernichtet sich dann die Rotationskomponente selbst, und die Schmelze fließt fast ruhig in die nachfolgende Leitung oder eine nachfolgende Krätzeaufbereitungsstation. As soon as the two melt rollers meet, an additional turbulence is generated, which continues to keep the metal to be melted in intimate contact with the melt. Likewise is the mixing the solid and liquid phases of the individual taste components promoted in this case the destruction of the oxide skins remain. Both the heat transfer coefficient and the melting rate is significantly increased Destroyed shortly after the two molten roots meet The rotational component then becomes itself, and the melt flows almost calmly into the subsequent line or a subsequent dross treatment station.

Um die Metallschmelze in zwei sich gegenläufig drehende Schmelzewalzen zu versetzen, ist nach Patentanspruch 3 vorgesehen, daß die Teilströme der Metallschmelze zur Erzeugung der Drehbewegung etwa rechtwinklig zur Mittelachse sowie etwa tangential zum Querschnitt zweier Rohrabschnitte in diese eingeleitet werden. Nach Patentanspruch 4 kann dies zusätzlich oder alternativ auch dadurch erfolgen, daß die Teilströme der Metallschmelze durch elektromagnetische Kräfte in Drehbewegung versetzt werden.To put the metal melt in two counter-rotating melt rollers is according to claim 3 provided that the partial flows of the molten metal to generate the rotary movement about at right angles to the central axis and approximately tangential to the cross section of two pipe sections introduced into this will. According to claim 4, this can additionally or alternatively also take place in that the partial flows the molten metal can be set in rotary motion by electromagnetic forces.

Bei einer Vorrichtung zum Zuführen von diskreten Metallteilchen in eine fließende Metallschmelze, insbesondere zum Aufschmelzen von Metallschrott oder Krätzegranalien, mit einer Leitung zum Führen der Schmelze sowie einer Öffnung zum Zugeben der Metallteilchen, wie sie aus der eingangs genannten GB-PS 12 71 443 bekannt ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwei endwärts abgedeckte Rohrabschnitte mit ihren Mittelachsen einen Winkel einschließen, an einer die Öffnung aufweisenden Zugabestation ineinanderlaufen und auf der anderen Seite der Zugabestation die Leitung bilden, wobei in jeden der Rohrabschnitte etwa tangential zu seinem Querschnitt eine Zweigleitung einer Zuleitung für die Schmelze mündet, und/oder daß an den Rohrabschnitten Einrichtungen zur Erzeugung elektromagnetischer Kräfte angeordnet sind, so daß die Schmelze in den beiden Rohrabschnitten in zueinander gegenläufige Drehbewegungen um die Mittelachsen unter Bildung einer einziehenden Furch für die Metallteilchen an der Öffnung versetzt wird.In a device for feeding discrete metal particles into a flowing metal melt, in particular for melting metal scrap or dross granules, with a line for guiding the Melt and an opening for adding the metal particles, as they are from the aforementioned GB-PS 12 71 443 is known, is provided according to the invention, that two tube sections covered at the end with their central axes enclose an angle, at one of the Opening having addition stations run into each other and on the other side of the addition station the line form, with a branch line in each of the pipe sections approximately tangential to its cross section Feed line for the melt opens, and / or that devices for generating at the pipe sections electromagnetic forces are arranged so that the melt in the two pipe sections in each other counter-rotating movements around the central axes with the formation of a groove for the metal particles to be drawn in is offset at the opening.

Bei einer Weiterbildung dieser Vorrichtung können nach Patentanspruch 6 bei nach oben gerichteter öffnung für das Zuführen der Metallteilchen die Zweigleitungen und/oder die Einrichtungen zur Erzeugung elektromagnetischer Kräfte so angeordnet sein, daß die Drehrichtung in dem in Fließrichtung linken Rohrabschnitt im Uhrzeigersinn und die Drehbewegung im anderen Rohrabschnitt gegensinnig verläuft.In a further development of this device, according to patent claim 6, with the opening pointing upwards for supplying the metal particles, the branch lines and / or the devices for generating electromagnetic Forces can be arranged so that the direction of rotation is in the pipe section on the left in the direction of flow clockwise and the rotation in the other pipe section runs in the opposite direction.

In besonderer Weiterbildung sind nach Patentanspruch 7 die Einrichtungen an den Rohrabschnitten als drehbare Manschetten ausgebildet, deren Drehbewegung elektromagnetische Kräfte in die Schmelze der Rohrabschnitte induzieren.In special training are according to patent claim 7 the devices on the pipe sections are designed as rotatable collars, the rotational movement of which Induce electromagnetic forces in the melt of the pipe sections.

Die Manschetten wirken also durch elektromagnetische Kräfte auf die Schmelze ein und versetzen sie in Drehbewegung. Dadurch erhält man zwei stehende Schmelzewalzen, wobei der eingegebene Schrott durch die direkte Anstrahlung aus der Zuleitung nochmals verbessert benetzt und zwischen den beiden Schmelzewalzen weggedrückt wird.The sleeves thus act on the melt through electromagnetic forces and move it into Rotary motion. This results in two standing melt rollers, with the scrap input through the direct illumination from the supply line is even better wetted and between the two melt rollers is pushed away.

Einer der wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß das Aufschmelzen fast unter Luftabschluß stattfindet. Hierdurch werden die Metallverluste infolge des geringeren Abbrands verringert, ebenso die Krätzebildung. Die hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Fest- und Flüssigphase bewirkt, daß maximale Wärmeübergangszahlen erreicht werden können, d. h„ die Aufschmelzgeschwindigkeit wird wesentlich erhöht. Bei den sehr geringen Ausmaßen der Zugabestation sind ebenfalls die Wärmeverluste gering. Die Einfachheit der Vorrichtung läßt unwesentliche Investitionskosten und unwesentliche Kosten für den Unterhalt anfallen. Insgesamt ist es möglich, daß nicht nur der übliche Metallschrott oder andere Abfälle aufgeschmolzen, sondern auch Zulegierungselemente oder andere Schmelzebehandlungselemente in beliebiger Form zugeführt werden können. Dies gilt in besonderem Maße für Krätzegranalien, welche von aufbereiteten Krätzen stammen und ohne Metallverlust sowie ohne Zugabe von Flußmitteln wie Salz umgeschmolzen werden.One of the main advantages of the device according to the invention is that the melting takes place almost in the absence of air. This reduces the metal losses as a result of the lower burn-off, likewise the dross formation. The high relative speed between the solid and liquid phase causes that maximum heat transfer coefficients can be achieved, d. h “the melting speed becomes essential elevated. With the very small dimensions of the adding station, the heat losses are also low. The simplicity of the device means that the investment costs are negligible and insignificant maintenance costs are incurred. Overall, it's possible not only that the usual scrap metal or other waste melted, but also alloy elements or other melt treatment elements can be supplied in any form. This is especially true Dimensions for dross granules, which come from processed dross and without metal loss or without Addition of fluxes such as salt can be remelted.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigtThe invention is illustrated in the following description of preferred exemplary embodiments and based on the drawing explained in more detail; it shows

F i g. 1 eine räumliche Schrägsicht auf einen Teil einer teilweise geschnittenen Anlage zum Aufschmelzen von Metall undF i g. 1 is a spatial oblique view of part of a partially cut system for melting Metal and

Fig. 2 eine räumliche Schrägsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiei nach Fig. 1.FIG. 2 is a spatial oblique view of a further exemplary embodiment according to FIG. 1.

Bei einer Anlage zum Aufschmelzen von Metall, beispielsweise von Dosenschrott, wird flüssige Schmelze 1 aus einem — nicht dargestellten — Ofen entnommen und in einer Zuleitung 2 gemäß Pfeilrichtung 2 einer Zugabestation R für das aufzuschmelzende Metall zugeführt. Von dort fließt die Schmelze 1 dann in eine Leitung 3 zurück in den Ofen oder beispielsweise in eine Krätzeaufbewahrungsstation.In a system for melting metal, for example can scrap, liquid melt 1 is removed from a furnace (not shown) and fed in a feed line 2 in the direction of arrow 2 to an addition station R for the metal to be melted. From there, the melt 1 then flows into a line 3 back into the furnace or, for example, into a dross storage station.

Die Zugabestation R besteht im wesentlichen nach Fig. 1 aus zwei Y-förmig angeordneten Rohrabschnitten 4 und 5, in welche jeweils eine Zweigleitung 6 und 7 der Zuleitung 2 etwa rechtwinklig zu einer Mittelachse A und B einmünden. Die Rohrabschnitte 4 und 5 treffen sich an einer als Einfüllstutzen 8 für das einzuschmelzende Metall ausgebildeten Öffnung 9 und vereinigen sich dort zu einem Leitrohf 10, welches an die Leitung 3 tnsciilicßt. Die Mittelachsen Λ und ßder Rohrabschnitte 4, 5 verlaufen in einem Winkel w zueinander Die Rohrabschnitte 4 und 5 sind andernends des Einfüllstutzens 8 durch Deckel 11 verschlossen.According to FIG. 1, the addition station R consists essentially of two Y-shaped pipe sections 4 and 5, into each of which a branch line 6 and 7 of the supply line 2 open approximately at right angles to a central axis A and B. The pipe sections 4 and 5 meet at an opening 9 designed as a filler neck 8 for the metal to be melted down and there unite to form a conductive tube 10 which connects to the line 3. The central axes Λ and ß of the pipe sections 4, 5 run at an angle w to one another. The pipe sections 4 and 5 are closed by cover 11 at the other end of the filler neck 8.

Über dem Einfüllstutzen 8 bzw. der Öffnung 9 ist ein Silo 12 angeordnet, aus dem muteis einer Schnecke 14 — nicht dargestelltes — einzuschmelzendes Metall der Schmelze 1 durch die Öffnung 9 zugeführt wird.A silo 12, composed of a screw 14, is arranged above the filler neck 8 or the opening 9 - Not shown - metal to be melted is fed to the melt 1 through the opening 9.

Die Schmelze 1 gelangt über die Zuleitung 2 in die Rohrabschnitte 4 und 5. Da sie etwa rechtwinklig zu den Mittelachsen A, B und zudem etwa tangential zum Rohrquerschnitt du"ch die Zweigleitungen 6 und 7 in die Rohrabschnitte 4 und 5 einschließt, gerät sie in eine innerhalb der Rohrabschnitte 4 und 5 um deren Mittelachsen A und 0 kreisende Bewegung.The melt 1 passes through the supply line 2 in the pipe sections 4 and 5. Since it approximately at right angles to the center axes A, B, and approximately tangentially to the pipe cross-section du "ch the branch lines 6 and 7 in the tube sections 4 and 5 includes, she gets into a movement that is circular within the pipe sections 4 and 5 about their central axes A and 0.

Die Zugaberichtung Z bewirkt, daß die Schmelze 1 im Rohrabschnitt 4 im Uhrzeigersinn eine Drehbewegung χ durchführt, wogegen sie im Rohrabschnitt 5 gegen den Uhrzeigersinn eine Drehbewegung y durchführt. Beide so erzeugten Schmclzcwalzcn treffen unterhalb des Silos 12 an der öffnung 9 zusammen. Durch die Pfeile 15 ist der weitere Weg der Schmelze 1 angedeutet. Wird nun Metall aus dem Silo 12 zugegeben, gerät es in eine von den Schmelzewalzen gebildete, der Übersichtlichkeit halber nur durch die Pfeile 15 angedeutete Furche und wird sofort von der Schmelze eingesaugt und vollkommen benetzt. Beim Zusammenarbeiten beider Schmelzewalzen vernichten sich diese von allein, was die Diirchmischung der festen Metallbestandteile und der flüssigen Schmelze 1 noch fördert. Im Leitrohr 10 erlischt dann die Rotationskomponente, und die Schmelze fließt ruhig in ein nachfolgendes — nicht dargestelltes — Krätzeaufbereitungsgefäß od. dgl.The direction of addition Z has the effect that the melt 1 in the pipe section 4 performs a clockwise rotary movement χ , whereas it performs a counterclockwise rotary movement y in the pipe section 5. Both hot-melt rollers produced in this way meet below the silo 12 at the opening 9. The further path of the melt 1 is indicated by the arrows 15. If metal is now added from the silo 12, it gets into a groove formed by the melt rollers, only indicated by the arrows 15 for the sake of clarity, and is immediately sucked in by the melt and completely wetted. When the two melt rollers work together, they destroy each other by themselves, which further promotes the mixing of the solid metal components and the liquid melt 1. The rotational component then goes out in the guide tube 10, and the melt flows smoothly into a subsequent - or not shown - dross processing vessel or the like.

!n dern Ausführur^sbeis^e! nsch F i^σ. 2 besteht die Zugabestation R\ ebenfalls aus zwei verschlossenen Rohrabschnitten 4 und 5, deren Mittelachsen A und B einen Winkel w zueinander bilden und an deren Treffpunkt eine öffnung 9 nebst Einfüllstutzen 8 für aufzuschmelzendes Metall angeordnet ist. Die beiden Rohrabschnitte 4 und 5 treffen sich an der Nahtstelle 23 unterhalb des Einfüllstutzens 8.! in the other executi ^ sbeis ^ e! nsch F i ^σ . 2, the addition station R \ also consists of two closed pipe sections 4 and 5, the central axes A and B of which form an angle w to one another and at the meeting point of which an opening 9 and filler neck 8 for metal to be melted are arranged. The two pipe sections 4 and 5 meet at the seam 23 below the filler neck 8.

An beiden Rohrabschnitten 4 und 5 wird jeweils mittels einer als Stator wirkenden Manschette, die als Einrichtungen 24 und 25 zur Erzeugung elektromagnetischer Kräfte wirken, ein Drehfeld in der Schmelze induziert, wobei die Schmelze im Rohrabschnitt 4 im Uhrzeigersinn, aber gegenläufig zur Schmelze im Rohrabschnitt 5 dreht. Die Drehung der Schmelze kann beispielsweise auch dadurch bewirkt werden, daß die Rohrabschnitte 4 und 5 mit Rotoren eines nicht r.äher dargestellten Motors versehen sind.On both pipe sections 4 and 5 is in each case by means of a cuff acting as a stator, which acts as a device 24 and 25 act to generate electromagnetic forces, induce a rotating field in the melt, wherein the melt in the pipe section 4 clockwise, but in the opposite direction to the melt in the pipe section 5 rotates. The rotation of the melt can, for example, also be brought about by the pipe sections 4 and 5 are provided with rotors of a motor not shown in detail.

Dadurch entstehen wieder zwei gegenläufige Schmelzewalzen mit der oben beschriebenen Wirkung für die Aufnahme von aufzuschmelzendem Metall.This creates two opposing melt rollers with the effect described above for the Pick-up of metal to be melted.

Die Manschetten der elektromagnetischen Einrichtungen 24 und 25 können auch der Unterstützung der Walzenbildung nach dem Ausführungsbeispiel der Zugabestation R in F i g. 1 dienen.The sleeves of the electromagnetic devices 24 and 25 can also be used to support the roll formation according to the exemplary embodiment of the addition station R in FIG. 1 serve.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Method for feeding discrete metal particles into a flowing molten metal, in particular for melting metal scrap or dross granules, characterized in that that the molten metal is divided into two partial flows, each partial flow in a rotary movement is offset by its flow direction, with two oppositely rotating melt rollers arise that the two melt rollers forming an angle of their flow directions are brought together and in the area of their meeting one the discrete metal particles create a penetrating furrow, the metal particles being added at this point.

2. The method according to claim 1, characterized in that when the metal particles are added from above, the left melt, seen in the direction of flow, clockwise and the other Turn the melt roller counterclockwise.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the substreams of the molten metal to generate the rotary movement approximately at right angles to the central axis and approximately tangentially to the cross-section of two pipe sections are introduced into this.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the partial flows of the molten metal are set in rotary motion by electromagnetic forces.

5. Device for adding discrete metal particles into a flowing metal melt, in particular for melting ν »metal scrap or dross granules, with a line for guiding the melt and an opening for adding the metal particles, characterized in that two tube sections (4,5) which are covered at the end with their central axes (A, B) enclose an angle (w) , run into one another at an addition station ( R) having the opening (9) and form the line (3) on the other side of the addition station (R) , whereby in each of the pipe sections (4,5) a branch line (6 or 7) of a feed line (2) for the melt (1) opens approximately tangential to its cross section, and / or that devices (24, 25) for generating electromagnetic forces are arranged on the pipe sections so that the melt (1) in the two pipe sections (4, 5) in mutually opposite rotational movements (x, y) around the central axes (A, B) with the formation of a groove for the metal t is moved to the opening (9).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that with an upwardly directed opening (9) for feeding the metal particles, the branch lines (6, 7) and / or the devices (24, 25) for generating electromagnetic forces are arranged in such a way that the rotary movement (x) in the pipe section (4) on the left in the flow direction (z) is clockwise and the rotary movement (W in the other pipe section (5) runs in the opposite direction.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the devices (24, 25) on the pipe sections (4, 5) are designed as rotatable sleeves, the rotational movement (x, v) of electromagnetic forces in the melt (1) Induce pipe sections (4,5).

The invention relates to a method for feeding discrete metal particles into a flowing metal melt, especially for melting metal scrap or dross granules.

Such a method and the associated device are known from GB-PS 12 71 443. There flows in the vertical outlet pipe of a crucible in the direction of flow of the molten metal a funnel for Metal particles.

ίο In the context of environmental protection and the recognition of the limited availability of raw materials, the reprocessing of raw materials is demanded more and more frequently. This is also the case with metal, which is produced on a large scale in both industrial and household waste. This applies in particular to the reprocessing of so-called scrap cans, since metal cans for holding beverages are increasingly being used today.
One possibility of reprocessing provides that the metal scrap is fed to a metal melt and melted there. It is particularly important to immerse the solid metal as quickly as possible in a turbulent melt flow so that the metal burn-off is reduced and the melting capacity increased The dwell time and its persistence on the melt bath surface are particularly large. This runs counter to the above-mentioned efforts to reduce metal burn-off and higher melting capacity.

On the other hand, methods are known in which the melt is made to rotate in a vessel so that a vortex forms in the middle of the melt. The metal to be melted! is in entered this vortex. In practice it has been shown that the metal continues to strive to stay on the surface of the melt even in the vortex. The generated turbulence leave both on the melt pool surface as well as at the point at which the scrap is fed to the vessel, a excessive amount of scratching will arise. In addition, the heat transfer from the melt to the metal is low and consequently also the melting performance is unsatisfactory.

The inventor has therefore set himself the goal of developing a method and an apparatus of the type mentioned above to develop, by means of which metal to be melted sunk as quickly as possible under the melt surface and thus is taken care of as quickly as possible under the exclusion of air. Furthermore, the method and device be versatile and in particular a better mixing of alloy components to be added enable. In addition, dross granules should have a large metal yield without salt can be remelted.

This object is achieved in that the metal melt is divided into two partial flows, each partial flow is set in a rotary movement around its direction of flow, whereby two oppositely rotating melt rollers are created, are brought together forming an angle of their flow directions and in the area where they meet one the Discrete metal particles create a groove, the metal particles being added at this point.
Should the scrap, the dross granules or the