EA018697B1

EA018697B1 - Method for producing shot from melt, device therefor and a die therefor

Info

Publication number: EA018697B1
Application number: EA201200481A
Authority: EA
Inventors: Эдгар Шумахер; Рената Францки; Константин Дорн; Валерий Абдула
Original assignee: Техком Гмбх
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-09-30
Also published as: EA201200481A1; WO2013152946A1; EA022298B1; EA201300238A1

Abstract

The invention relates to metallurgy, in particular to a production of metal shots from a molten metal or an alloy by a casting. According to the claimed method for producing shot, melt fragments, as obtained by passing a melt through a die which passages consist of two successive sections, are cooled by a spilling flow of an air-droplet mixture and are placed into a cooling liquid. Another aspect of this invention is the device for producing shot from a molten metal or alloy for carrying out the claimed method. Yet another aspect of this invention is a die for producing shot from a molten metal or alloy, which is arranged in the crucible bottom and which passages consist of two sections performing the functions of a dosing passage and an isothermal chamber. The technical effect of the claimed invention is production of shot with a high degree of sphericity and fractional composition.

Description

(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к производству металлической дроби из расплава металла или сплава методом литья. В заявляемом способе получения дроби фрагменты расплава, полученные пропусканием расплава через фильеру, каналы которой состоят из двух последовательно расположенных участков, охлаждаются ниспадающим потоком воздушнокапельной смеси и размещаются в охлаждающей жидкости. Другим аспектом настоящего изобретения является устройство для получения дроби из расплава металла или сплава для осуществления заявляемого способа. Еще одним аспектом настоящего изобретения является фильера для получения дроби из расплава металла или сплава, устанавливаемая в днище тигля, каналы которой из двух участков, выполняющих функции дозирующего канала и изотермической камеры. Техническим результатом заявляемого изобретения является получение дроби с высокой степенью сферичности и фракционного состава.(57) The invention relates to metallurgy, in particular to the production of metal fractions from molten metal or alloy by casting. In the inventive method for producing fractions, fragments of the melt obtained by passing the melt through a die, the channels of which consist of two successive sections, are cooled by a falling flow of an air-drop mixture and placed in a coolant. Another aspect of the present invention is a device for producing fractions from a molten metal or alloy for implementing the inventive method. Another aspect of the present invention is a die for producing fractions from a molten metal or alloy, mounted in the bottom of the crucible, the channels of which are from two sections that perform the functions of the metering channel and the isothermal chamber. The technical result of the claimed invention is to obtain fractions with a high degree of sphericity and fractional composition.

018697 В1018697 B1

018697 Β1018 697 Β1

Изобретение относится к металлургии, в частности, к производству металлической дроби методом литья.The invention relates to metallurgy, in particular, to the production of metal fractions by casting.

Дробь из различных металлов и сплавов находит широкое применение в металлургических технологиях, например в литейном производстве, используется для дробемётной и дробеструйной очистки изделий, поверхностного упрочнения деталей и т.п.Fraction from various metals and alloys is widely used in metallurgical technologies, for example, in foundry, it is used for shot blasting and shot blasting of products, surface hardening of parts, etc.

При производстве дроби методом литья большое значение имеют такие характеристики процесса, как производительность, приемлемые материальные затраты, стабильность фракционного состава получаемой дроби, правильная геометрия дроби. Например, при инжекции дроби в расплав с целью легирования или раскисления от фракционного состава и формы дроби в значительной степени зависит глубина ее проникновения в объём расплава, а значит, и эффективность использования присаживаемого таким способом материала.In the production of shot fractions by casting, process characteristics such as productivity, acceptable material costs, stability of the fractional composition of the resulting shot, and the correct geometry of the shot are of great importance. For example, when a shot is injected into a melt with the purpose of alloying or deoxidation, the depth of its penetration into the volume of the melt, and, therefore, the efficiency of using the material deposited in this way, largely depends on the fractional composition and shape of the shot.

Решаемая конкретная технологическая задача - раскисление, легирование, рафинирование и др., и размер используемой для этого дроби определяют параметры инжекции: давление транспортного газа, интенсивность подачи материала, скорость дроби в потоке, диаметр материалопровода. Данные параметры определяют эффективность использования материала и стабильность получаемого результата. Если используемая дробь содержит фрагменты разных классов крупности, установить оптимальные параметры для эффективной инжекции невозможно, снижается коэффициент использования материала. Коэффициент использования материала тем меньше, чем более разнородна дробь по классам крупности.The specific technological problem that is being solved is deoxidation, alloying, refining, etc., and the size of the fraction used for this is determined by the injection parameters: transport gas pressure, material feed rate, fraction rate in the stream, diameter of the material pipe. These parameters determine the efficiency of use of the material and the stability of the result. If the fraction used contains fragments of different particle sizes, it is impossible to establish optimal parameters for effective injection, and the material utilization rate decreases. The material utilization coefficient is the smaller, the more heterogeneous the fraction by size classes.

Также на способность проникновения дроби в объём расплава оказывает ее форма. Если имеются отклонения от сферической формы, уменьшается глубина проникновения дроби в расплав, возрастает вероятность рикошета, т.е. дробь при взаимодействии с поверхностью расплава не проникает в объём расплава, а отскакивает от его поверхности. Форма дроби имеет значение и для газовой транспортировки, особенно в отношении крупных классов. Материал, состоящий из фрагментов сферической формы, меньше изнашивает трубопроводы, способствует снижению эффекта закупоривания материалопровода.Also, the shape penetrates the fraction of the fraction into the melt volume. If there are deviations from the spherical shape, the depth of penetration of the shot into the melt decreases, the likelihood of a rebound increases, i.e. fraction interacting with the surface of the melt does not penetrate into the volume of the melt, but bounces off its surface. The shape of the fraction is also important for gas transportation, especially in relation to large classes. A material consisting of fragments of a spherical shape wears out pipelines less and helps to reduce the effect of clogging of the material pipeline.

Известны различные способы получения металлической дроби, такие как распыление струи металла воздухом, паром, водой; раздробление струи металла при падении на наклонную поверхность, смоченную водой; заливка металла в воду дождевыми литниками; разливка через водяные сита. Также известен метод центробежного гранулирования, основанный на дроблении расплава центробежной силой. Последний метод может быть реализован посредством вращающегося перфорированного стакана, распыления с кромки вращающегося диска или чаши, распыления оплавленного слоя вращающейся заготовки. Существует также электроконтактный способ получения дроби или металлического порошка, заключающийся в воздействии кромки вращающегося токопроводящего диска на металл, например, в виде полосы или стружки, расплавляемый за счёт энергии электрического тока.Various methods for producing metal fractions are known, such as spraying a stream of metal with air, steam, water; fragmentation of a stream of metal when falling onto an inclined surface moistened with water; pouring metal into the water with rain gates; casting through water sieves. Also known is the centrifugal granulation method based on crushing the melt by centrifugal force. The latter method can be implemented by rotating a perforated glass, spraying from the edge of a rotating disk or bowl, spraying a fused layer of a rotating workpiece. There is also an electrocontact method for producing a fraction or a metal powder, which consists in the action of the edge of a rotating conductive disk on a metal, for example, in the form of a strip or shavings, which is melted by the energy of an electric current.

Вышеперечисленные способы наряду с преимуществами имеют ряд недостатков. Так, они позволяют получать дробь из различных металлов в достаточно больших количествах при относительно низких затратах и удовлетворительной геометрии. Однако при реализации всех вышеперечисленных способов при разделении расплава какого-либо металла или сплава на отдельные фрагменты не обеспечивается точное дозирование по массе, а соответственно, получаемая дробь имеет нестабильный фракционный состав по крупности. Как следствие, невозможно подобрать оптимальный режим охлаждения, обеспечивающий получение дроби с высоким показателем сферичности одновременно для всех получающихся классов крупности. Поскольку полученная этими способами дробь имеет разную крупность, перед использованием необходимо ее рассеивать и, зачастую, искать применение для некондиционных классов крупности или же возвращать ее в начало технологического процесса. Кроме того, если в дробь перерабатывается металл или сплав с повышенным сродством к кислороду, мелкие фракции в большей степени подвержены процессам окисления при контакте с атмосферой, чем крупные, что приводит к дополнительным потерям конечного продукта.The above methods along with the advantages have several disadvantages. So, they allow you to get a fraction of various metals in large enough quantities at relatively low cost and satisfactory geometry. However, when implementing all of the above methods, when dividing the melt of any metal or alloy into separate fragments, accurate dosing by mass is not provided, and accordingly, the obtained fraction has an unstable fractional composition by size. As a result, it is impossible to choose the optimal cooling mode that ensures the production of a fraction with a high sphericity index simultaneously for all the resulting particle size classes. Since the fraction obtained by these methods has different sizes, it is necessary to disperse it before use and, often, seek application for substandard size classes or return it to the beginning of the technological process. In addition, if a metal or alloy with an increased affinity for oxygen is processed into a fraction, the fine fractions are more susceptible to oxidation processes in contact with the atmosphere than large ones, which leads to additional losses of the final product.

Наиболее предпочтительным способом получения дроби сферической формы представляется способ, основанный на пропускании расплава металла или сплава через фильеру и последующем охлаждении получаемых при пропускании фрагментов расплава.The most preferred method for producing a spherical-shaped fraction is a method based on passing a metal or alloy melt through a die and then cooling the melt fragments obtained by passing.

Из патента Великобритании №625941 (опубликован 06.07.1949; МПК В 22 Е9/08) известен способ получения свинцовых гранул, включающий пропускание расплавленного свинца через перфорированное дно тигля и последующее охлаждение образовавшихся при этом гранул в среде инертного газа. Недостатками данного способа является то, что форма получаемой дроби далека от сферической, а также большой разброс по классам крупности получаемой дроби.From British patent No. 625941 (published on July 6, 1949; IPC B 22 E9 / 08), a method for producing lead granules is known, which comprises passing molten lead through a perforated bottom of a crucible and subsequent cooling of the granules formed thereby in an inert gas environment. The disadvantages of this method is that the shape of the obtained fraction is far from spherical, as well as a large spread in the particle size classes of the obtained fraction.

Способ получения дроби, описанный в патенте РФ № 2063305 (опубликован 10.07.1996; МПК В 22The method for producing fractions described in the patent of the Russian Federation No. 2063305 (published on July 10, 1996; IPC B 22

Е9/06), заключается в разделении расплава на капли с помощью фильеры с калиброванным отверстием, охлаждении капель расплава и сборе гранул. В качестве охлаждающей среды используют канифолемасляную эмульсию при температуре 100-200°С. Изобретение позволяет производить дробь с достаточно высокой степенью сферичности за счёт использования в качестве охлаждающей среды жидкость, не смачивающую поверхность металла. Такое решение обеспечивает эффективное охлаждение полученных фрагментов расплава, но при этом сохраняются известные недостатки описанных ранее способов, в част- 1 018697 ности, не исключается получение дроби разной крупности, поскольку неподвижная фильера не обеспечивает точного разделения (дробления) металла на фрагменты, имеющие одинаковую массу. Соответственно, хотя способ и позволяет получать дробь с достаточно высокой степенью сферичности, не устраняется главный недостаток - получение дроби различной массы, то есть дроби, имеющей различный фракционный состав.E9 / 06), consists in dividing the melt into droplets using a die with a calibrated hole, cooling the droplets of the melt and collecting the granules. As a cooling medium, rosin-oil emulsion is used at a temperature of 100-200 ° C. The invention allows the production of a fraction with a sufficiently high degree of sphericity due to the use of a liquid that does not wet the metal surface as a cooling medium. Such a solution provides effective cooling of the obtained fragments of the melt, but at the same time, the known disadvantages of the previously described methods remain, in particular, obtaining fractions of different sizes cannot be ruled out, since the stationary die does not provide accurate separation (crushing) of the metal into fragments having the same mass . Accordingly, although the method allows to obtain a fraction with a sufficiently high degree of sphericity, the main disadvantage is not eliminated - obtaining fractions of different masses, that is, fractions having different fractional composition.

Авторское свидетельство СССР № 1222417 (опубликовано 07.04.1986; МПК В 22 Р9/08) описывает способ получения металлических гранул из расплава, при котором расплавленный металл пропускается через отверстия в дне тигля диаметром от 1 до 8 мм и далее охлаждается в жидкости. При этом в камере под расплавом создается избыточное давление 0,01-1 атм с использованием инертного газа. Размеры гранул регулируют, изменяя диаметр отверстий, давление газа под тиглем, температуру металла и высоту его столба в тигле. Уровень сплава в тигле поддерживается постоянным.USSR author's certificate No. 1222417 (published on 04/07/1986; IPC V 22 P9 / 08) describes a method for producing metal granules from a melt, in which molten metal is passed through holes in the bottom of a crucible with a diameter of 1 to 8 mm and then cooled in a liquid. In this case, an excess pressure of 0.01-1 atm is created in the chamber under the melt using an inert gas. The size of the granules is regulated by changing the diameter of the holes, the gas pressure under the crucible, the temperature of the metal and the height of its column in the crucible. The alloy level in the crucible is kept constant.

Заявка на патент Германии № 3109909 (опубликована 18.03.1982, МПК В 22 Р9/08) описывает предпочтительные формы отверстий фильеры, позволяющие избежать солидификации образующихся на выходе капель в самих отверстиях без использования дополнительного нагрева металла или образовавшихся капель. Однако влияние формы отверстий фильеры, например, на форму капель в указанной заявке не раскрывается.German patent application No. 3109909 (published March 18, 1982, IPC B 22 P9 / 08) describes the preferred shape of the die openings to avoid the solidification of the droplets formed at the outlet in the openings themselves without the use of additional metal heating or droplets formed. However, the influence of the shape of the holes of the die, for example, on the shape of the droplets in the specified application is not disclosed.

Патент РФ №2117553 (опубликован 20.08.1998; МПК В 22 Р9/06) раскрывает способ получения сферических гранул металла, включающий диспергирование расплавленного металла при получении его через отверстия за счет перепада давления при наложении на металл постоянного магнитного поля и пропускания через него переменного электрического тока с последующим охлаждением гранул в атмосфере воздуха, причем выходящий из отверстий металл пропускают через слой инертного газа. Обретение каплями сферической формы происходит, в основном, в среде инертного газа.RF patent No. 21117553 (published on 08/20/1998; IPC В 22 Р9 / 06) discloses a method for producing spherical metal granules, which involves dispersing molten metal when it is received through holes due to a pressure drop when a constant magnetic field is applied to the metal and an alternating electric field is passed through it current, followed by cooling the granules in an atmosphere of air, and the metal leaving the holes is passed through a layer of inert gas. The acquisition of spherical droplets occurs mainly in an inert gas environment.

Из заявки на патент Японии № 4259312 (опубликована 14.09.1992; МПК В 22 Р9/08, В 23 К35/40) известен способ получения гранул металла с низкой температурой плавления, включающий пропускание жидкого металла через сопло с множеством отверстий, расстояние между которыми составляет не менее трехкратной величины диаметра отверстий. Сопло подвергается вибрации для образования отдельных капель расплавленного металла. Сферическая форма каплям придается в процессе их падения, а солидификация сферических гранул происходит в охлаждаемой зоне.From Japanese patent application No. 4259312 (published on 09/14/1992; IPC B 22 P9 / 08, B 23 K35 / 40), a method for producing metal granules with a low melting point is known, including passing liquid metal through a nozzle with a plurality of holes, the distance between which is at least three times the diameter of the holes. The nozzle undergoes vibration to form individual drops of molten metal. The spherical shape of the droplets is attached in the process of their falling, and the solidification of the spherical granules occurs in the cooled zone.

В качестве наиболее близкого аналога может быть выбрано техническое решение, описанное в заявке на патент Японии №62253705 (опубликована 05.11.1987; МПК В 22 Р9/08). Из заявки известны устройство и способ получения металлической дроби с использованием тигля с отверстиями, установленного на виброустройстве. Частота вибраций составляет от 40 до 100 Гц, амплитуда 0,2-1,5 мм. Расплавленный металл проходит через отверстия и под действием вибрации разбивается на капли. Частичная солидификация образовавшихся капель происходит в процессе падения в атмосфере между фильерой и охлаждающей жидкостью, а окончательная солидификация капель и обретение ими сферической формы - в охлаждающей жидкости (воде).As the closest analogue, the technical solution described in Japanese Patent Application No. 62253705 (published on November 5, 1987; IPC B 22 P9 / 08) can be selected. A device and a method for producing a metal fraction using a crucible with holes mounted on a vibration device are known from the application. The vibration frequency is from 40 to 100 Hz, the amplitude is 0.2-1.5 mm. The molten metal passes through the holes and, under the influence of vibration, breaks into droplets. Partial solidification of the droplets formed occurs during a fall in the atmosphere between the die and the coolant, and the final solidification of the droplets and their acquisition of a spherical shape occurs in the coolant (water).

Установка тигля на виброустройство позволяет более точно определить момент отрыва фрагмента расплава от отверстия, что положительно влияет на однородность фракционного состава получаемой дроби. Однако это не обеспечивает придание сферической формы фрагментам расплава в момент их отрыва от фильеры, что сказывается на форме получаемой дроби, которая может быть признана сферической лишь в первом приближении.The installation of the crucible on the vibration device allows you to more accurately determine the moment of separation of the melt fragment from the hole, which positively affects the uniformity of the fractional composition of the obtained fraction. However, this does not ensure that the fragments of the melt are spherical in shape at the moment of their separation from the die, which affects the shape of the resulting fraction, which can be recognized as spherical only in the first approximation.

Настоящее изобретение призвано устранить недостатки известных из уровня техники способов и устройств получения дроби и позволяет получать сферическую дробь со стабильными геометрическими параметрами и физическими свойствами в течение всего процесса движения расплава через фильеру.The present invention is intended to eliminate the disadvantages of prior art methods and devices for producing shots and allows to obtain a spherical shot with stable geometric parameters and physical properties during the entire process of movement of the melt through the die.

Заявляемый технический результат достигается тем, что способ получения дроби из расплава металла или сплава включает в себя формирование фрагментов расплава путем пропускания его через фильеру и размещение полученной дроби в охлаждающей жидкости, причем каналы фильеры состоят из двух последовательно расположенных участков - дозирующего канала и изотермической камеры, а после выхода фрагментов расплава из изотермической камеры их подвергают охлаждению ниспадающим потоком воздушно-капельной смеси.The claimed technical result is achieved in that the method of producing fractions from a molten metal or alloy includes forming fragments of the melt by passing it through a die and placing the obtained fraction in a coolant, the channels of the die consisting of two successive sections — a metering channel and an isothermal chamber, and after the fragments of the melt exit the isothermal chamber, they are subjected to cooling by a falling flow of an air-drop mixture.

Предпочтительно, если при пропускании расплава через фильеру поддерживают постоянный уровень расплава в тигле.Preferably, when the melt is passed through the die, a constant level of the melt in the crucible is maintained.

Также предпочтительно, если температуру верхнего слоя охлаждающей жидкости поддерживают в интервале от 45 до 80°С за счёт постоянного притока охлаждающей жидкости в нижний горизонт ванны. При этом обеспечивают свободное переливание излишков охлаждающей жидкости через переливное отверстие в верхней части ванны. В качестве охлаждающей жидкости может быть использована вода или растворы на ее основе.It is also preferable if the temperature of the upper coolant layer is maintained in the range of 45 to 80 ° C. due to the constant influx of coolant into the lower horizon of the bath. At the same time provide free transfusion of excess coolant through the overflow hole in the upper part of the bath. As a coolant, water or solutions based on it can be used.

Другим аспектом настоящего изобретения является устройство для получения дроби из расплава металла или сплава, которое включает в себя тигель, фильеру, установленную в днище тигля и предназначенную для получения фрагментов расплава, и ванну с охлаждающей жидкостью, установленную под тиглем. Каналы фильеры состоят из двух сопряженных участков, выполняющих функции соответственно дозирующего канала и изотермической камеры. Между днищем тигля и ванной расположено средствоAnother aspect of the present invention is a device for producing fractions from a molten metal or alloy, which includes a crucible, a die installed in the bottom of the crucible and designed to receive fragments of the melt, and a bath of coolant installed under the crucible. The spinneret channels consist of two conjugate sections that perform the functions of a metering channel and an isothermal chamber, respectively. Between the bottom of the crucible and the bath is a tool

- 2 018697 охлаждения фрагментов расплава ниспадающим потоком воздушно-капельной смеси.- 2 018697 cooling of the fragments of the melt with a falling flow of an air-drop mixture.

Тигель может иметь днище прямоугольной формы; его стенки предпочтительно выполнены из нержавеющей стали, а изнутри покрыты огнеупорной массой, которая является одновременно и футеровкой, и теплоизоляционным слоем. При этом сверху тигля установлена крышка с заливочным отверстием.The crucible may have a rectangular bottom; its walls are preferably made of stainless steel and internally coated with a refractory mass, which is both a lining and a heat-insulating layer. At the same time, a lid with a filling hole is installed on top of the crucible.

В устройстве для получения дроби средство охлаждения фрагментов расплава может представлять собой одну форсунку или ряд форсунок. Ряд форсунок располагается фронтально по отношению к стенке тигля на уровне, равном половине расстояния от его днища до охлаждающей жидкости в ванне. Расстояние от форсунки до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля, и угол между горизонтальной плоскостью и осью форсунки выбираются таким образом, чтобы экстремум верхней ветви параболической траектории потока охлаждающей воздушно-капельной смеси из форсунки совпадал с точкой пересечения днища тигля и его стенки.In the device for producing a fraction, the means for cooling the fragments of the melt can be a single nozzle or a series of nozzles. A number of nozzles are located frontally with respect to the crucible wall at a level equal to half the distance from its bottom to the coolant in the bath. The distance from the nozzle to the vertical plane coinciding with the crucible wall and the angle between the horizontal plane and the axis of the nozzle are chosen so that the extremum of the upper branch of the parabolic flow path of the cooling air-droplet mixture from the nozzle coincides with the intersection point of the crucible bottom and its wall.

Расстояние между фронтально установленными по длине тигля форсунками в горизонтальной плоскости предпочтительно выбрать равным двукратному произведению расстояния от форсунки до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля, и тангенсу половины угла раскрытия факела форсунки. При этом ширина тигля не превышает расстояния от форсунки до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля.The distance between the nozzles frontally mounted along the length of the crucible in the horizontal plane is preferably chosen to be twice the product of the distance from the nozzle to the vertical plane coinciding with the crucible wall and the tangent of half the angle of the nozzle opening. The width of the crucible does not exceed the distance from the nozzle to the vertical plane coinciding with the wall of the crucible.

При пропускании расплава через фильеру тигель может осуществлять возвратно-поступательные движения частотой от 0,5 до 15 Гц в вертикальном направлении, причем колебания могут иметь различную форму, в частности пилообразную форму.When passing the melt through the die, the crucible can perform reciprocating movements with a frequency of 0.5 to 15 Hz in the vertical direction, and the vibrations can have a different shape, in particular a sawtooth shape.

Предпочтительно, если расстояние от днища тигля до уровня охлаждающей жидкости в ванне составляет от 65 до 250 мм.Preferably, if the distance from the bottom of the crucible to the level of coolant in the bath is from 65 to 250 mm.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является фильера для получения дроби из расплава металла или сплава, устанавливаемая в днище тигля. Каналы фильеры состоят из двух участков, причем обращенный внутрь тигля участок канала выполняет функцию дозирующего канала, обращенный наружу от тигля участок канала выполняет функцию изотермической камеры, и диаметр изотермической камеры в шесть-десять раз больше диаметра дозирующего канала.Another aspect of the present invention is a die for producing fractions from a molten metal or alloy mounted in a crucible bottom. The die channels consist of two sections, with the channel section facing the inside of the crucible serving as a metering channel, the channel section facing outward from the crucible serving as an isothermal chamber, and the diameter of the isothermal chamber is six to ten times the diameter of the metering channel.

В предпочтительном варианте исполнения фильеры длина изотермической камеры выбрана из условия обеспечения сферической формы фрагмента расплава за время движения в ней указанного фрагмента расплава, а диаметр изотермической камеры выбран из условия обеспечения минимального зазора между стенкой камеры и указанным фрагментом расплава, исключающего их соприкосновение.In a preferred embodiment of the die, the length of the isothermal chamber is selected from the condition of ensuring the spherical shape of the melt fragment during the movement of the specified fragment of the melt, and the diameter of the isothermal chamber is selected from the condition of ensuring a minimum gap between the chamber wall and the specified fragment of the melt, eliminating their contact.

Диаметр дозирующего канала, его длина, а также длина изотермического канала зависят от температуры расплава в тигле, температуры плавления металла или сплава, коэффициента поверхностного натяжения расплава, удельной массы расплава и уровня расплава в тигле.The diameter of the metering channel, its length, as well as the length of the isothermal channel depend on the temperature of the melt in the crucible, the melting temperature of the metal or alloy, the surface tension coefficient of the melt, the specific gravity of the melt, and the level of the melt in the crucible.

Далее изобретение более подробно раскрывается со ссылками на фигуры и примеры реализации изобретения.Further, the invention is disclosed in more detail with reference to the figures and embodiments of the invention.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для получения дроби из расплава.In FIG. 1 shows a General view of the device for producing fractions from the melt.

На фиг. 2 представлен вид сбоку на устройство охлаждения фрагментов расплава металла или сплава.In FIG. 2 shows a side view of a device for cooling fragments of a molten metal or alloy.

На фиг. 3 представлен вид сверху на устройство охлаждения фрагментов расплава металла или сплава.In FIG. 3 is a top view of a device for cooling fragments of a molten metal or alloy.

На фиг. 4 представлен вид канала фильеры.In FIG. 4 is a view of a die channel.

Общий вид устройства для получения дроби из расплава металла или сплава представлен на фиг. 1. Устройство для получения дроби включает тигель (1), в корпусе которого установлен стакан (2) для размещения в нем расплава (3) металла или сплава, фильеру (4), которая установлена в днище тигля (1), и ванну (5) с охлаждающей жидкостью (6), расположенную под тиглем (1). Между тиглем (1) и ванной (5) установлено устройство (7) охлаждения фрагментов расплава, формирующее охлаждающий поток (8) воздушно-капельной смеси.A general view of a device for producing shots from molten metal or alloy is shown in FIG. 1. The device for producing shots includes a crucible (1), in the case of which a glass (2) is installed to accommodate a metal or alloy melt (3), a die (4), which is installed in the bottom of the crucible (1), and a bath (5 ) with coolant (6) located under the crucible (1). Between the crucible (1) and the bath (5), a device (7) for cooling the fragments of the melt is installed, which forms a cooling stream (8) of the air-drop mixture.

Между корпусом тигля (1) и стаканом (2) предпочтительно размещен теплоизолирующий слой (9). Корпус тигля (1) выполнен, например, из нержавеющей стали, а теплоизолирующий слой (9) представляет собой слой огнеупорной массы, которая является одновременно и футеровкой, и теплоизолятором. Кроме того, для лучшей теплоизоляции и обеспечения равномерной температуры расплава (3) на тигле (1) может быть установлена крышка (10) тигля с заливочным устройством (11).Between the crucible body (1) and the glass (2), a heat insulating layer (9) is preferably placed. The crucible body (1) is, for example, made of stainless steel, and the heat-insulating layer (9) is a layer of refractory mass, which is both a lining and a heat insulator. In addition, for better thermal insulation and to ensure uniform temperature of the melt (3) on the crucible (1) can be installed on the cover (10) of the crucible with a filling device (11).

В предпочтительном варианте исполнения днище тигля (1) имеет прямоугольную форму. При этом желательно, чтобы ширина тигля (1) не превышала расстояния В от устройства (7) охлаждения фрагментов расплава до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля (1) (расстояние В показано на фиг. 2, 3).In a preferred embodiment, the bottom of the crucible (1) has a rectangular shape. It is desirable that the width of the crucible (1) does not exceed the distance B from the device (7) for cooling the melt fragments to a vertical plane coinciding with the wall of the crucible (1) (distance B is shown in Figs. 2, 3).

Тигель (1) может быть соединен с механизмом (12) качания через привод (13) механизма качания для обеспечения возвратно-поступательного движения тигля (1) в вертикальном направлении. Предпочтительно, если частота колебаний лежит в диапазоне от 0,5 до 15 Гц. Колебания могут иметь разную форму, например, пилообразную.The crucible (1) can be connected to the swing mechanism (12) through the swing mechanism drive (13) to provide reciprocating movement of the crucible (1) in the vertical direction. Preferably, if the oscillation frequency lies in the range from 0.5 to 15 Hz. Fluctuations can have a different form, for example, sawtooth.

Устройство (7) охлаждения фрагментов расплава может представлять собой форсунку или ряд форсунок, расположенных фронтально по отношению к стенке тигля (1). Является предпочтительным, еслиThe device (7) for cooling the fragments of the melt can be a nozzle or a series of nozzles located frontally in relation to the wall of the crucible (1). It is preferred if

- 3 018697 форсунки располагаются на уровне С, равном половине расстояния В от тигля (1) до уровня охлаждающей жидкости (6) в ванне (5). Также предпочтительно, если расстояние В от форсунки до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля (1), и угол β между горизонтальной плоскостью и осью форсунки выбираются таким образом, чтобы экстремум верхней ветви параболической траектории охлаждающего потока (8) воздушно-капельной смеси из форсунки совпадал с точкой пересечения днища тигля (1) и его стенки, как это показано на фиг. 2.- 3 018697 nozzles are located at level C equal to half the distance B from the crucible (1) to the level of coolant (6) in the bath (5). It is also preferable if the distance B from the nozzle to the vertical plane coinciding with the crucible wall (1) and the angle β between the horizontal plane and the axis of the nozzle are selected so that the extremum of the upper branch of the parabolic trajectory of the cooling stream (8) of the air-drop mixture from the nozzle coincided with the point of intersection of the bottom of the crucible (1) and its wall, as shown in FIG. 2.

Расстояние А между фронтально установленными по длине тигля (1) форсунками в горизонтальной плоскости (см. фиг. 3) предпочтительно определяется из соотношения:The distance A between the nozzles frontally mounted along the length of the crucible (1) in the horizontal plane (see Fig. 3) is preferably determined from the ratio:

А= 2-В-(д(о/2) где α - угол раскрытия факела форсунки,A = 2-B- (d (o / 2) where α is the angle of the nozzle,

В - расстояние от форсунки до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля.B is the distance from the nozzle to the vertical plane coinciding with the crucible wall.

Ванна (5) имеет заливное отверстие (14) и переливное отверстие (15). В ванне (3) может быть установлен транспортер (16). Расстояние от днища тигля (1) до уровня охлаждающей жидкости (6) в ванне (5) зависит металла или сплава, используемого для получения дроби, и может составлять от 65 до 250 мм.The bath (5) has a filling hole (14) and an overflow hole (15). A conveyor (16) can be installed in the bath (3). The distance from the bottom of the crucible (1) to the level of the coolant (6) in the bath (5) depends on the metal or alloy used to produce the shot, and can range from 65 to 250 mm.

В фильере (4) выполнены каналы (17) (фиг. 2, 3), при прохождении через которые расплав (3) металла или сплава разделяется на фрагменты. Каждый канал состоит из двух сопряженных участков (фиг. 4). Первый, обращенный внутрь тигля (1) участок, предназначенный для дозированного пропускания расплава через фильеру - дозирующий канал (18). Второй, обращенный наружу от тигля (1) участок, предназначенный для обеспечения условий формирования фрагментов сферической формы в области без больших перепадов температуры и тепловых потоков - изотермическая камера (19). При этом предпочтительно, если диаметр изотермической камеры (19) в шесть-десять раз больше диаметра дозирующего канала (18).In the die (4), channels (17) are made (Fig. 2, 3), when passing through which the melt (3) of the metal or alloy is divided into fragments. Each channel consists of two conjugate sections (Fig. 4). The first section facing the inside of the crucible (1), intended for dosed transmission of the melt through the die, is the metering channel (18). The second section, which is facing outward from the crucible (1), is designed to provide the conditions for the formation of spherical-shaped fragments in the region without large temperature and heat flux differences — the isothermal chamber (19). Moreover, it is preferable if the diameter of the isothermal chamber (19) is six to ten times larger than the diameter of the metering channel (18).

Длина изотермической камеры (19) выбирается из условия обеспечения сферической формы фрагмента расплава за время движения в ней указанного фрагмента расплава, а диаметр изотермической камеры (19) выбирается из условия обеспечения минимального зазора между стенкой изотермической камеры (19) и указанным фрагментом расплава, однако исключающего их соприкосновение.The length of the isothermal chamber (19) is selected from the condition of ensuring the spherical shape of the melt fragment during the movement of the indicated fragment of the melt, and the diameter of the isothermal chamber (19) is selected from the condition of ensuring a minimum gap between the wall of the isothermal chamber (19) and the specified fragment of the melt, however, excluding it their contact.

Предпочтительно, если диаметр дозирующего канала (18) имеет величину от X до 15-Х, причем величина X определяется из соотношения:Preferably, if the diameter of the metering channel (18) has a value from X to 15-X, and the value of X is determined from the ratio:

где Т - температура расплава в тигле, °С;where T is the temperature of the melt in the crucible, ° C;

Тп - температура плавления металла или сплава, °С;Tp is the melting temperature of the metal or alloy, ° C;

σ - коэффициент поверхностного натяжения расплава, Н/м;σ is the surface tension coefficient of the melt, N / m;

ρ - удельная масса расплава, кг/м³;ρ is the specific gravity of the melt, kg / m ³ ;

К - безразмерный коэффициент, принимающий значение от 5,5 до 8,5 в зависимости от уровня расплава в тигле.K is a dimensionless coefficient taking a value from 5.5 to 8.5, depending on the level of the melt in the crucible.

Величина X представляет собой диаметр дозирующего канала (в мм) для неких идеальных условий, учитывающих уровень расплава в тигле, температуру расплава, амплитуду и форму колебаний тигля. Однако на нее также оказывает влияние величина поверхностного натяжения, которая, в свою очередь, зависит от химического состава расплава и может существенно меняться. По этой причине в X входит поправочный коэффициент, который для приближения к реальной величине диаметра дозирующего канала можно уменьшить с 15 до 7,5.The value X represents the diameter of the metering channel (in mm) for some ideal conditions, taking into account the level of the melt in the crucible, the temperature of the melt, the amplitude and shape of the vibrations of the crucible. However, it is also influenced by the magnitude of the surface tension, which, in turn, depends on the chemical composition of the melt and can vary significantly. For this reason, X includes a correction factor, which can be reduced from 15 to 7.5 to approximate the actual diameter of the metering channel.

В еще одном предпочтительном варианте исполнения дозирующий канал (18) имеет длину от 4Х до 16Х, а изотермический канал (19) - от 16-Х до 90-Х.In yet another preferred embodiment, the metering channel (18) has a length of from 4X to 16X, and the isothermal channel (19) is from 16-X to 90-X.

Устройство для получения дроби работает следующим образом.A device for producing fractions works as follows.

Из плавильной печи (20) находящийся в ней исходный материал (21) при открытии стопорного устройства (22) подается струей (23) в стакан (2) тигля через заливочное устройство (11).From the melting furnace (20), the starting material (21) located in it, when the locking device (22) is opened, is fed by a stream (23) into the crucible glass (2) through the filling device (11).

Расплав (3) в тигле проходит через каналы (17) фильеры (4), посредством которых разделяется на фрагменты. Предпочтительно, если при пропускании расплава (3) через фильеру поддерживают постоянный уровень расплава в тигле (1).The melt (3) in the crucible passes through the channels (17) of the die (4), by means of which it is divided into fragments. Preferably, when the melt (3) is passed through the die, a constant level of the melt in the crucible (1) is maintained.

Далее фрагменты попадают в область охлаждающего потока воздушно-капельной смеси (8), формируемого посредством устройства (7) охлаждения фрагментов расплава.Then the fragments fall into the area of the cooling stream of the air-drop mixture (8) formed by the device (7) for cooling the fragments of the melt.

Полному охлаждению фрагменты расплава подвергаются в охлаждающей жидкости (6) ванны (5), откуда полученная дробь может быть извлечена, например, посредством транспортера (16). Температуру верхнего слоя охлаждающей жидкости (6) желательно поддерживать в интервале от 45 до 80°С, например, за счёт постоянного притока охлаждающей жидкости (6) в нижний горизонт ванны (5) через заливное отверстие (14), и этом обеспечивать свободное переливание излишков охлаждающей жидкости (6) через переливное отверстие (15) в верхней части ванны (5). В качестве охлаждающей жидкости (6) можно использовать воду или растворы на ее основе.The melt fragments are completely cooled in the cooling liquid (6) of the bath (5), from where the obtained fraction can be extracted, for example, by means of a conveyor (16). It is desirable to maintain the temperature of the upper layer of coolant (6) in the range from 45 to 80 ° C, for example, due to the constant influx of coolant (6) into the lower horizon of the bath (5) through the filler hole (14), and to ensure free flow of excess coolant (6) through the overflow hole (15) in the upper part of the bath (5). As a coolant (6), water or solutions based on it can be used.

При испытании заявляемого способа в качестве исходного материала был использован алюминиевый лом, который загружали и расплавляли в плавильной печи (20). После расплавления и нагрева доWhen testing the proposed method, aluminum scrap was used as a starting material, which was loaded and melted in a melting furnace (20). After melting and heating to

- 4 018697 заданной температуры, расплав заливали в тигель (1) через заливочное устройство (11) в крышке (10).- 4 018697 of the set temperature, the melt was poured into the crucible (1) through the filling device (11) in the lid (10).

При этом температура алюминия в тигле составляла 700-750°С, уровень металла от внутренней поверхности дна составлял 70-90 мм. Уровень контролировался визуально через кварцевое окно и регулировался скоростью подачи металла из плавильной печи.The temperature of aluminum in the crucible was 700-750 ° C, the level of the metal from the inner surface of the bottom was 70-90 mm. The level was controlled visually through a quartz window and was controlled by the feed rate of the metal from the smelter.

Одновременно с подачей жидкого алюминия в тигель (1) в период прогрева тигля и фильеры запускали привод (13) механизма качания с частотой от 0,5 до 2,0 Гц, при которой обеспечивается минимальный выход расплава (3) через каналы (17) фильеры (4) с целью сокращения технологических отходов перед выходом на рабочий режим. После прогрева тигля (1), фильеры (4) и охлаждающей жидкости (6) в ванне (5) в течение полутора минут установку выводили на рабочий режим, задавая оптимальные значения амплитуды и частоты колебаний тигля (1), что обеспечивало точное дозирование расплава (3) на фрагменты, которые отделялись от нижнего среза дозирующего канала (18) фильеры (4) в момент изменения направления движения тигля (1) с вниз на вверх. За время нахождения в изотермической камере (19), функция которой заключается в защите фрагмента расплава от динамического воздействия конвективных потоков и охлаждающей воздушно-капельной смеси, фрагменты под действием сил поверхностного натяжения принимали сферическую форму и далее охлаждались в две стадии.Simultaneously with the supply of liquid aluminum to the crucible (1) during the heating of the crucible and the die, the drive (13) of the swing mechanism was launched with a frequency of 0.5 to 2.0 Hz, which ensures a minimum melt exit (3) through the channels (17) of the die (4) in order to reduce technological waste before entering the operating mode. After heating the crucible (1), die (4) and coolant (6) in the bath (5) for one and a half minutes, the unit was put into operation, setting the optimal values of the amplitude and frequency of the oscillations of the crucible (1), which ensured accurate dosing of the melt ( 3) into fragments that were separated from the lower cut of the metering channel (18) of the die (4) at the time of changing the direction of movement of the crucible (1) from down to up. During their stay in the isothermal chamber (19), the function of which is to protect the melt fragment from the dynamic effects of convective flows and a cooling air-droplet mixture, the fragments under the influence of surface tension took a spherical shape and then cooled in two stages.

Фрагменты расплава в виде сформировавшихся сфер попадали в зону первичного охлаждения охлаждающим потоком (8) воздушно-капельной смеси, который формировался таким образом, чтобы воздушно-капельная смесь поступала в пространство под тиглем (1) по навесной траектории, как показано на фиг. 2, не создавая турбулентности и соответственно не нарушая геометрии сферических фрагментов.Fragments of the melt in the form of formed spheres fell into the primary cooling zone by a cooling stream (8) of an air-drop mixture, which was formed so that the air-drop mixture entered the space under the crucible (1) along a hinged path, as shown in FIG. 2, without creating turbulence and, accordingly, without disturbing the geometry of spherical fragments.

В результате охлаждающего воздействия происходила кристаллизация фрагментов, их поверхность обретала начальную жёсткость, и они не деформировались в результате контакта с поверхностью охлаждающей жидкости (6) в ванне (5), расположенной на расстоянии Ό от днища тигля (1), равном 175 мм. Расположение форсунок первой стадии охлаждения соответствовало показанному на фиг. 2 и 3.As a result of the cooling effect, fragments crystallized, their surface acquired initial stiffness, and they did not deform as a result of contact with the surface of the cooling liquid (6) in the bath (5) located at a distance Ό from the bottom of the crucible (1), equal to 175 mm. The location of the nozzles of the first cooling stage corresponded to that shown in FIG. 2 and 3.

Охлаждающая жидкость (6) в ванне (5) после примерно полутора минут от момента запуска установки разогревалась до температуры 65-85°С, ее температура контролировалась с помощью термодатчика. После достижения заданной температуры через врезанный в днище ванны патрубок заливного отверстия (14) в нижний уровень ванны (1) подавали охлаждающую жидкость с более низкой температурой, обеспечивая тем самым постоянство её температуры в поверхностном слое.After about one and a half minutes from the moment the unit was started, the cooling liquid (6) in the bath (5) was heated to a temperature of 65-85 ° C, its temperature was monitored using a temperature sensor. After reaching the set temperature, a coolant with a lower temperature was supplied to the lower level of the bath (1) through the nozzle of the filler hole (14) cut into the bottom of the bath, thereby ensuring its temperature in the surface layer was constant.

Для определения качественных показателей брали дробь, полученную после выхода установки на рабочий режим.To determine the quality indicators, we took the fraction obtained after the installation entered the operating mode.

Полученная дробь имела следующие характеристики: степень сферичности не менее 97%, отклонение от номинальной массы для дроби в диапазоне заданных размеров от 4 до 8 мм не более 1,0% в весовом отношении.The obtained fraction had the following characteristics: the degree of sphericity is not less than 97%, the deviation from the nominal mass for the fraction in the range of specified sizes from 4 to 8 mm is not more than 1.0% in weight ratio.

Пример 1.Example 1

Алюминиевую дробь получали при значениях параметров, указанных для вышеописанного испытания заявляемого способа, но ванну (5) размещали таким образом, что расстояние Ό между днищем тигля (1) и уровнем охлаждающей жидкости (6) составляло величину менее 65 мм. В этих условиях формировалась пустотелая дробь, и доля такой дроби возрастала по мере уменьшения расстояния от уровня охлаждающей жидкости (6) в ванне (5) до днища тигля (1).Aluminum fraction was obtained at the values of the parameters indicated for the above test of the proposed method, but the bath (5) was placed in such a way that the distance дни between the bottom of the crucible (1) and the level of coolant (6) was less than 65 mm. Under these conditions, a hollow fraction was formed, and the fraction of such a fraction increased with decreasing distance from the level of coolant (6) in the bath (5) to the bottom of the crucible (1).

Пример 2.Example 2

Алюминиевую дробь получали при значениях параметров, указанных для вышеописанного испытания заявляемого способа, но ванну (5) размещали таким образом, что расстояние Ό между днищем тигля (1) и уровнем охлаждающей жидкости (6) составляло величину более 200 мм. В результате взаимодействия с поверхностью охлаждающей жидкости (6) фрагменты расплава деформировались, и дробь приобретала форму сплющенной сферы.Aluminum fraction was obtained at the values of the parameters specified for the above test of the proposed method, but the bath (5) was placed in such a way that the distance Ό between the bottom of the crucible (1) and the level of coolant (6) was more than 200 mm. As a result of interaction with the surface of the cooling liquid (6), the fragments of the melt were deformed, and the fraction acquired the shape of a flattened sphere.

Пример 3.Example 3

Алюминиевую дробь получали при значениях параметров, указанных для вышеописанного испытания заявляемого способа, но уменьшали длину дозирующего канала (18) до величины менее 4-Х. При этом резко снижалась точность дозирования, истечение расплава происходило практически сплошной струей, дробь получалась неправильной формы и зачастую слипалась между собой. При увеличении длины дозирующего канала (18) выход фрагментов из фильеры затруднялся или полностью прекращался.Aluminum fraction was obtained at the values of the parameters specified for the above tests of the proposed method, but reduced the length of the metering channel (18) to less than 4-X. At the same time, the accuracy of dosing sharply decreased, the melt flowed out in a practically continuous stream, the shot was irregular in shape and often stuck together. With an increase in the length of the metering channel (18), the exit of fragments from the die was hindered or completely stopped.

Пример 4.Example 4

Алюминиевую дробь получали при значениях параметров, указанных для вышеописанного испытания заявляемого способа, но уменьшали соотношение диаметров изотермической камеры (19) и дозирующего канала (18) до величины менее 5. В этом случае происходила деформация фрагментов о стенки изотермической камеры (19), фрагменты расплава приобретали вытянутую форму. В случае увеличения диаметра изотермической камеры (19) до величины более 10-Х заметных улучшений в качестве получаемого продукта не было выявлено. Возникала необходимость в нецелесообразном увеличении площади днища тигля (1) для размещения того же количества каналов (17) фильеры (4).An aluminum fraction was obtained at the values of the parameters specified for the above test of the proposed method, but reduced the ratio of the diameters of the isothermal chamber (19) and the metering channel (18) to less than 5. In this case, fragments were deformed against the walls of the isothermal chamber (19), fragments of the melt acquired an elongated shape. In the case of increasing the diameter of the isothermal chamber (19) to a value of more than 10 X, no noticeable improvements in the quality of the obtained product were detected. There was a need for an inappropriate increase in the area of the bottom of the crucible (1) to accommodate the same number of channels (17) of the die (4).

Пример 5.Example 5

Алюминиевую дробь получали при значениях параметров, указанных для вышеописанного испыта- 5 018697 ния заявляемого способа, но уменьшали уровень расплава (3) в тигле (1). Как и в примере 3, при увеличении длины дозирующего канала (18) выход расплава из фильеры был затруднен и в определенный момент прекращался вовсе. При увеличении уровня расплава (3) в тигле (1) начиналось неуправляемое истечение расплава (3), дробь получалась с длинными отростками или формировалась проволока.Aluminum fraction was obtained at the values of the parameters indicated for the above test of the proposed method, but the melt level (3) in the crucible (1) was reduced. As in example 3, with an increase in the length of the metering channel (18), the exit of the melt from the die was difficult and at some point ceased altogether. With an increase in the level of melt (3) in the crucible (1), uncontrolled outflow of the melt (3) began, a fraction was obtained with long processes or a wire was formed.

Пример 6.Example 6

Алюминиевую дробь получали при значениях параметров, указанных для вышеописанного испытания заявляемого способа, но развернули фильеру (4) на 180°, т.е. изотермической камерой (19) в сторону расплава (3) в тигле (1). Была получена дробь с хвостиками. При таком положении каналов (17) фильеры (4) фрагмент расплава сразу попадал под охлаждающее воздействие атмосферы под днищем тигля (1), особенно в зоне хвостика, имевшего более развитую поверхность. Кроме того, в результате взаимодействия с атмосферным кислородом происходило образование жесткой оксидной плёнки на поверхности фрагмента, которая препятствовала образованию сферической поверхности, ограничивающей объём фрагмента.Aluminum fraction was obtained at the values of the parameters indicated for the above test of the proposed method, but the die was rotated (4) by 180 °, i.e. isothermal chamber (19) in the direction of the melt (3) in the crucible (1). A fraction with tails was obtained. With this position of the channels (17) of the die (4), the melt fragment immediately fell under the cooling effect of the atmosphere under the bottom of the crucible (1), especially in the tail area, which had a more developed surface. In addition, as a result of interaction with atmospheric oxygen, a rigid oxide film was formed on the surface of the fragment, which prevented the formation of a spherical surface that limits the volume of the fragment.

Таким образом, при нормальном положении каналов (17) фильеры (4), т.е. изотермической камерой (19) вниз, за время нахождения фрагмента в изотермической камере (19) процесс втягивания хвостика успевает получить завершение. Протекание этого процесса значительно облегчается в условиях изотермической камеры (19), поскольку не происходит кристаллизации, особенно самого хвостика, имеющего развитую поверхность, а соответственно, и относительно интенсивного охлаждения. Фрагмент успевает приобрести сферическую форму, в объёме фрагмента затухают колебания поверхности, вызванные отрывом фрагмента от нижнего среза дозирующего канала (18) фильеры (4).Thus, in the normal position of the channels (17) of the die (4), i.e. isothermal chamber (19) down, while the fragment is in the isothermal chamber (19), the process of retraction of the tail has time to be completed. The course of this process is greatly facilitated under the conditions of an isothermal chamber (19), since crystallization does not occur, especially the tail itself, which has a developed surface, and, accordingly, relatively intensive cooling. The fragment manages to acquire a spherical shape, surface vibrations damped in the volume of the fragment caused by the separation of the fragment from the lower cut of the metering channel (18) of the die (4).

Новизна заявляемого изобретения заключается в наличии изотермической камеры (19), длина которой рассчитана таким образом, чтобы за время прохождения ее фрагментом расплава процесс формирования сферы полностью завершился. Диаметр изотермической камеры (19) выбирается таким образом, чтобы при ее прохождении фрагментом расплава он ни в коем случае не коснулся стенки изотермической камеры (19).The novelty of the claimed invention lies in the presence of an isothermal chamber (19), the length of which is designed so that during the passage of its fragment of the melt the process of sphere formation is completely completed. The diameter of the isothermal chamber (19) is selected in such a way that when it passes through the melt fragment, it in no case touches the wall of the isothermal chamber (19).

В известных из уровня техники способах для исключения образования жесткой оксидной пленки на поверхности фрагмента алюминиевого расплава и облегчения процесса втягивания хвостика в подтигельное пространство подаётся инертный газ. Этот подход не позволяет решить задачу полностью, поскольку поток защитного газа оказывает динамическое и охлаждающее воздействие на поверхность фрагмента, что препятствует формированию сферы. Кроме того, такой подход привносит дополнительные технические сложности, которые отсутствуют в решении, предлагаемом в заявляемом изобретении.In methods known from the prior art, inert gas is supplied to exclude the formation of a hard oxide film on the surface of an aluminum melt fragment and to facilitate the process of pulling the tail into the sub-crucible space. This approach does not allow solving the problem completely, since the protective gas flow has a dynamic and cooling effect on the fragment surface, which prevents the formation of a sphere. In addition, this approach introduces additional technical difficulties that are not in the solution proposed in the claimed invention.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение дроби с высокой степенью сферичности и фракционного состава.The technical result of the claimed invention is to obtain fractions with a high degree of sphericity and fractional composition.

Claims

CLAIM

1. The method of producing fractions from a molten metal or alloy, including the formation of fragments of the melt by passing it through a die with subsequent placement of the obtained fraction in a coolant, characterized in that the channels of the die are made in the form of two successive sections - a metering channel and an isothermal chamber, providing obtaining fractions of a substantially spherical shape, and after the fragments of the melt exit the isothermal chamber, they are subjected to cooling by a dropping stream of airborne droplets with Mesi.

2. The method for producing a fraction according to claim 1, characterized in that when passing the melt through the die, a constant level of the melt in the crucible is maintained.

3. The method for producing a fraction according to claim 1, characterized in that when the melt is passed through the die, reciprocating movements of the crucible are carried out with a frequency of 0.5 to 15 Hz in the vertical direction.

4. The method for producing a fraction according to claim 3, characterized in that the reciprocating motion has a sawtooth shape.

5. The method for producing a fraction according to claim 1, characterized in that the coolant is placed in the bath with the possibility of changing the distance from the bottom of the crucible to the level of coolant in the bath in the range from 65 to 250 mm.

6. The method for producing a fraction according to claim 5, characterized in that the temperature of the upper coolant layer is maintained in the range from 45 to 80 ° C due to the constant flow of coolant into the lower horizon of the bath, while providing free transfusion of excess coolant through the overflow hole at the top of the bath.

7. The method for producing a fraction according to claim 1, characterized in that water or solutions based on it are used as a cooling liquid.

8. A device for producing fractions from a molten metal or alloy, including a crucible, a die installed in the bottom of the crucible and designed to receive fragments of the melt, and a bath of coolant installed under the crucible, characterized in that the channels of the die consist of two paired sections, respectively performing the functions of the metering channel and isothermal

- 6 018697 chambers, providing obtaining fractions of essentially spherical shape, and between the bottom of the crucible and the bath there is a means of cooling the fragments of the melt with a falling flow of an air-drop mixture.

9. A device for producing a fraction according to claim 8, characterized in that the crucible has a rectangular bottom.

10. A device for producing a fraction according to claim 8, characterized in that the crucible contains a heat-insulating layer of refractory mass, and a lid with a filling device is installed on top of the crucible.

11. A device for producing a fraction according to claim 8 or 9, characterized in that the means for cooling the fragments of the melt is at least one nozzle designed to supply a cooling medium.

12. A device for producing a fraction according to claim 11, characterized in that the means for cooling the fragments of the melt is a series of nozzles located frontally with respect to the crucible wall at a level equal to half the distance from its bottom to the coolant in the bath, and the distance B from nozzles to a vertical plane coinciding with the crucible wall, and the angle β between the horizontal plane and the axis of the nozzle are selected so that the extremum of the upper branch of the parabolic flow path of the cooling airborne mixture of the nozzle coincides with the intersection point of the bottom of the crucible and its wall.

13. The device for producing shots according to claim 12, characterized in that the distance A between the nozzles frontally mounted along the length of the crucible in the horizontal plane is determined from the relation where α is the angle of the nozzle’s torch opening,

B is the distance from the nozzle to the vertical plane coinciding with the crucible wall.

14. The device for producing shots according to claim 12, characterized in that the crucible width does not exceed the distance B from the nozzle to a vertical plane coinciding with the crucible wall.

15. A device for producing a fraction according to claim 8, characterized in that the crucible is mounted with the possibility of reciprocating movement in the vertical direction with a frequency of from 0.5 to 15 Hz.

16. The device for producing shots according to claim 8, characterized in that the distance from the bottom of the crucible to the level of coolant in the bath is from 65 to 250 mm, depending on the metal or alloy used to produce the shots.

17. A die for receiving fractions from a molten metal or alloy, installed in the bottom of the crucible, characterized in that the channels of the die consist of two sections, the section of the channel facing the inside of the crucible serving as a metering channel, the channel section facing outward of the crucible that acts as an isothermal chamber, the diameter of the isothermal chamber is 6-10 times larger than the diameter of the metering channel, and the metering channel has a length of 4X to 16X, and the isothermal channel is 16X to 90X, where the value of X is determined from the relation where T is the temperature travel melt in the crucible, ° C;

Tp is the melting temperature of the metal or alloy, ° C;

σ is the surface tension coefficient of the melt, N / m;

ρ is the specific gravity of the melt, kg / m ³ ;

K is a dimensionless coefficient taking a value from 5.5 to 8.5, depending on the level of the melt in the crucible.

18. A die for producing a fraction according to claim 17, characterized in that the length of the isothermal chamber is selected from the condition of ensuring the spherical shape of the melt fragment during the movement of the indicated fragment of the melt, and the diameter of the isothermal chamber is selected from the condition of ensuring a minimum clearance between the chamber wall and the specified a fragment of the melt, excluding their contact.

19. A die for producing a fraction according to claim 17, characterized in that the diameter of the dosing channel has a value from X to 15X.