DE3346386A1

DE3346386A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von stahl-granulat, insbesondere als strahlmittel

Info

Publication number: DE3346386A1
Application number: DE19833346386
Authority: DE
Inventors: Manfred 5840 Schwerte Hengst; Norbert 5810 Witten Lorenz; Wolfgang 4600 Dortmund Seidler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1985-07-04

Description

"Verfahren und Vorrichtun zur Erzeugung von Stahl-Granu-
lat, insbesondere als Strahlmittel" Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Stahl-Granulat, insbesondere als Strahlmittel, wobei flüssiger Stahl zerstäubt und anschließend abgekühlt sowie nachfolgend einer weiteren Bearbeitung zugeführt wird.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren nach der DE-OS 31 44 481 ist es bekannt, eine Stahlschmelze aus einer Kokille im freien Fall auf eine Zerstäubungswalze, die rotiert, aufprallen zu lassen, wobei die dann erzeugten Stahlpartikel ir. einer besonderen, im wesentlichen mit Wasserdampf oder Wassernebel beaufschlagten Kühlatmosphäre abgekühlt werden.
Aus einem Prospektblatt dcr Fa. Leibold-Heraeus mit dem Titel "Metall;ulver-Technologie" ist u.a. bekannt, die Schmelze im freien Fall aus einer Kokille austreten zu lassen und sie anschließend durch eine Ringdüse mittels Inertgas zu zerstäuben.
Die bekannten Herstellungsverfahren haben insbesondere den Nachteil, daß sie apparativ vergleichsweise aufwendig sind und daß die Steuerung der Teilchengröße Beschränkungen unterworfen ist.
Aufgabe der ErEindung ist die Schaffung einer Losung, mit der zum einen die Teilchengröße mittels einfacher Drittel regelbar ist sowie der apparative und anlagenmäßige nufwand auf ein Mindestmaß rvduzierbar ist.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemaß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zerstäubung über eine regelbare Zerstäuberdüse und die anschließende Abkühlung in freien Fall an Luft erfolgt, wobei das Granulat anschließend über eine Kurvenbahn abgebremst wird.
Die grundsätzliche Steuerungsmöglichkeit von Zerstäuberdüsen ist bekannt, allerdings hat sie ihren Einzug in der hier zugrundeliegenden Technologie noch nicht genommen.
Die Abkühlung an Luft im freien Fall hat dabei den Vorteil, daß zusätzliche Aggregate, wie z.B. zur Bildung einer Wasserdampfatmosphüre oder dem Zu- und Ableiten von Schutzgas, entbehrlich sind, was die Investitionskosten sehr stark reduziert. Schließlich ist das Vorsehen einer Kurvenbahn zum Abbremsen der Teilchen aus dem freien Fall in eine eine nachfolgende behandlung ermöglichende Geschwindigkeit mit technisch sehr einfachen Mitteln zu lfjsen, was wiederum die Wirtschaftlichkeit des beanspruchten Verfahrens steigert.
In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Fallqeschwindigkeit des Granulates durch die Kurvenbahn einer in wesentlichen stetigen Verzögerung unterworfen wird. Mit dieser Verfahrensweise wird erreicht, daß die aus der flüssigen Fase n freien Fall entstandenen Granulatpartikel sanft abgebremst werden und sich an der Kurvenbahn abrollen, so da3 es zur rrzeugung von hochwertigem kugelförmigen Granulat mit besonders guter Oberflächenbeschaffenheit kommt.
Die Erfindung sieht auch vor, daß das Cranulat an der Kurvenbahn neben einer Verzögerung auch einer Richtungsumlenkung unterworfen wird, dies insbesondere dann, wenn, wie dies die Windung ebenfalls vorsieht, am Ende der Kurvenbahn das Granulat einem Fördermittel zum Weitertransport zugeführt wird.
Zweckmäßig kann es sein, das Granulat über die regelbare Zerstäuberdüse in Form eines Flach- oder Vollstrahles oder Hohl- oder Vollkegels oder als Mischform derartiger Sprühkonfigurationen auszusprtihen, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht.
Um eine optimale Zersprüng zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, daß als Düsenkörper eine bereichsweise beheizbare oder kühlbare Düse eingesetzt wird. Mit dieser Temperatursteuerung allein des Diisenk.örpers kann Einfluß auf die Art des Sprühens und die Art des damit erzeugten Materiales genommen werden.
Die Temperatur des Düsenkorpers wird nach der Erfindung in Abhängigkeit der zu erzcugenden Sprühkonfiguration sowie der Temperatur und des Zuführdruckes des flüssigen Stahles geregelt, wobei insbesondere auch vorgesehen sein kann, daß der flüssige Stahl der Sprühdiise unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck zugeführt wird.
Die eingangs bezeichnete aufhabe wird bei einer Vorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens durch wenigstens eine regelbare Zerstäuberdüse für den flüssigen Stahl sowie einer in der Schwerkraftrichtung unterhalb der Zerstäuberdüse angeordneten Freifallstrecke mit einer unmittelbar anschließenuen Kurvenbahn zur Abbremsung und Umlenkung des Granulates gelöst.
Weitere zweckXmäzige Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei für die Erfindung wesentlich die Gestaltung des Düsenkörpers mit Kühl- und Heizeinrichtungen ist, z.Es. als Kühl- bzw. Heizkanäle oder Kühl- bzw. ileizschlangen, die dem Düsenkörper zugeordnet bzw. am Düsenkörper angeordnet sein können.
Die Kurvenbahn soll zur Erzeuqung sowohl der Verzögerung als auch eines kugeligen Granulates nach der Erfindung im wesentlichen parabolisch gekrümmt sein, wobei die Wand als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet sein kann, ebenso wie als in nur einer Richtung gekrümmte Flache.
Für die Erfindung ist dabei eine Ausgestaltung, die darin besteht, daß die Auffangwände als Doppelwände mit einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung ausgebildet sind, ebenfalls von Bedeutung.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 ein Funktionsschaubild des erfindungsgemäßen Verf ahrens, Fig. 2 einen Scnnitt durch eine mögliche Zerstäuberdüse, Fig. 3 einen Schnitt durch die Diise gemäß Linie 111-1 II in Fig. 2, Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer parabolischen gekriimmten Auffangwand sowie in Fig. 5 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer parabolisch gekrümmten Auffangwand.
Bei dem Verfahrensschaubild nach Fig. 1 wird Rohmaterial 1, z. B. StahlscElrott, in einem Schmelzofen 2 geschlnolzen.
Das geschmolzene Material wird einem mit einer Gießdruckregelung 3 auscjarüsteten Gießgefäß 4 zugeführt.
Das Gießgefäß 4 ist mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten und weiter unten näher beschriebenen Zerstäuberdüse 5 ausgerüstet, die den flüssigen Stahl zerstäubt. Dieser fällt zunächst im freien £:all unter Abkühlung an Luft in Schwerkraftrichtung nach unten und wird dann von einer mit 6 bezeichneten l,uffangwand abgebremst. Hinter der Auffangwand 6 ist ein nicht niihe-, dargestelltes Fördermittel vorgesehen, das das Cranulat zunächst einer Korngrößentrennungseinrichtung 7 zuführt, die Zwischenspeicher 8 beaufschlagt.
In einem Glühofen 9 und einem anschließenden Härtebad 10 sowie einem Anlanofen 11 werden die Granulate weiter nachbehandelt und anschließend erneut in einer Korngrößentrennungseinrichtung 12 sortiert und den entsprechenden Zwischenspeichern 13 zugeführt. Schließlich ist mit 14 eine Wäge- und Verpackungseinrichtung bezeichnet.
Die für die Erfindung wesentlichen Anlageteile sind die Zerstäuberdüse D, prinzipiell näher dargestellt in den Fig. 2 und 3, sowie die Auffangwand 6, die in den Fig. 4 und 5 in zwei möglichen, von der Art der Auffangwand nach Fig. 1 abweichenden Gestaltungen dargestellt ist.
Im dargestellter. Beispiel nach den Fig. 2 und 3 ist der Körper der Düse 5 blockartig ausgebildet. Die Düsenkammer 15 weist einen tangential gerichteten Zuflußkanal 16 mit einem Metalleinlaufstutzen 17 auf, in den flüssiges Meta unter Druck eingebracht verden kann. Die nusenöffnung selbst ist mit 18 bezeichnet, sie kann die dargestellte Form aufweisen, wobei die Erfindung hierauf allerdings nicht beschränkt ist.
Wesentlich ist, daß der Düsenkörper mit Kühlkanälen 19 einerseits und mit Heizkanälen 20 andererseits ausqeriistet ist. Über dieses Kühl- und Heizsystem läßt sich die Te:nperatur des Düsenkörper beeinflussen und damit auch die Granulatbildung. Die Temperatur wird regelmäßig so zu steuern sein, daß das flüssige Metall in der Düse nicht zu stark abgekühlt wird, andererseits muß durch das Kühlsystem das Material des Düsenkörpers selbst geschützt werden.
Zum Steuern und überwachen der notwendigen Temperaturen können Thermoelemente 21 eingesetzt sein, die die entsprechende Tempcraturmessung, die zur Regelung notwendig ist, vornehmen.
Was schließlich die Ausgestaltung der Auffangwand 6 angeht, so ist diese in 1'iq. 1 als nur an einer ebene gekrümmte Fläche dargestellt, die insbesondere dann vorzus(uhen ist, wenn d Düse 5 einen Flachstrahl erieuqt. rei anderer Strahlgestaltung Mann die Auffangwand 6 als parabolisch gekrümmtes Rohr 6a mit einem in Schwerkraftrichtung senkrecht m unteren Ende angeordneten Auslaß 22 ausgestaltet sein, der z.B. zu einem Plattenbandförderer 23 führt, auf den das Granulat abgeführt werden kann, wie dies in Fig. 4 gestrichelt dargestellt ist.
Eine andere Variante ist in Fig. 5 dargestellt. Hier ist die Auffangwand 6 als parabolisches Doppelwandrohr 6b dargestellt, welches zusatzlich mit Kühl- bzw. Heizschlangen 24 ausgerüstet sein kann. Bei diesem Beispiel wird der Cranulatfluß am unteren Ende noch über einen Krümmer 25 in rechten Winkel umgelenkt und dann auf einen Weiterförderer abgelegt, was ebenfalls wIeder gestrichelt dargestellt ist.
Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann insbesondere die Auffangwand eine i Rahmen der Erfindung liegende andere Krümmungsgestaltung aufweisen, ebenso wie die Erfindung nicht auf die speziell dargestellte Düsengestaltung beschränkt ist.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Granulat insbesondere als Strahlmittel, wobei flüssiger Stahl zerstäubt und anschließend abgekühlt sowie nachfolgend einer weiteren Bearbeitung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung über eine regelbare Zerstäuberdüse und die anschließende Abkühlung im freien Fall an Luft erfolgt, wobei das Granulat anschließend über eine Kurvenbahn abgebremst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallgeschwindigkeit des Granulates durch die Kurvenbahn einer im wesentlichen stetigen Verzöqerung unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat an der Kurvenbahn neben einer Verzögerung auch einer Richtungsumlenkung unterworfen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Kurvenbahn das Granulat einem Fördermittel zum Weitertransport zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat über die regelbare Zerstäuberdüse in Form eines Flach- oder Vollstrahles oder Hohl- oder Vollkegels oder als Mischform derartiger Sprühkonfigurationen ausgesprüht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Düsenkörper eine bereichsweise beheizbare und kühlbare Düse eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Düsenkörpers in Abhängigkeit der zu erzeugenden Sprühkonfiguration sowie der Temperatur und des Zuführdruckes des flüssigen Stahles geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Stahl der Sprühdüse unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck zugeführt wird.
9. Vorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zur Erzeugung von Stahlgranulat, insbesondere als Strahlmittel, gekennzeichnet durch wenigstens eine regelbare Zerstäuberdüse (5) für den flüssigen Stahl sowie einer in Schwerkraftrichtung unterhalb der Zerstäuberdüse (5) angeordneten Freifallstrecke mit einer unmittelbar anschließenden Kurvenbahn (6) zur Abbremsung und Umlenkung des Granulates.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (5) mit einer Kühl- und einer Heizeinrichtung ,20) ausgerüstet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und Heizeinrichtung als Heiz- und Kühlkanäle (19,20) und/oder Eleiz- und Kühlschlangen am Düsenkör- per (5) ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (16) für den flüssigen Stahl tangential zur Düsenkammer (15) ausgerichtet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am Düsenkörper (5) Thermoelemente (21) zur Abnahme der jeweils herrschenden Temperatur vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn als im wesentlichen parabolisch gekrümmte Auffangwand (6) ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Flachstrahles die Auffangwand (6) als im wesentlichen parabolisch gekrümmte ebene Fläche ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines im wesentlichen querschnittlich ring-oder kreisförmigen Sprühstrahles die Auffangwand (6a) als im wescntlichen paraholisches Rohr ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch cekennzeichnet, daß das parabolische Rohr (Ga) mit einer Auslaßöffnung (22) symmetrisch zur vlittelachse in Schwerkraftrichtung auscefljstet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, dadurch gekcnnzeichnct, daß das parabolische Rohr (6b) mit einem anschließenden, das Granulat im wesentlichen rechten Winkel umleitenden gekrümnten Auslaß (25) ausgerüstet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folqenden, dadurch qekennzeichnet, daß die Auffancjwinde als Doppelwände mit einer Heiz-und/oder Kühleinrichtung (24) ausgebildet sind.