EA022298B1 - Device and method for cooling melt fragments - Google Patents

Device and method for cooling melt fragments Download PDF

Info

Publication number
EA022298B1
EA022298B1 EA201300238A EA201300238A EA022298B1 EA 022298 B1 EA022298 B1 EA 022298B1 EA 201300238 A EA201300238 A EA 201300238A EA 201300238 A EA201300238 A EA 201300238A EA 022298 B1 EA022298 B1 EA 022298B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
crucible
nozzle
melt
cooling
fragments
Prior art date
Application number
EA201300238A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201300238A1 (en
Inventor
Эдгар Шумахер
Рената Францки
Константин Дорн
Валерий Абдула
Original Assignee
Техком Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Техком Гмбх filed Critical Техком Гмбх
Publication of EA201300238A1 publication Critical patent/EA201300238A1/en
Publication of EA022298B1 publication Critical patent/EA022298B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B33/00Manufacture of ammunition; Dismantling of ammunition; Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F2009/001Making metallic powder or suspensions thereof from scrap particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/01Use of vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/05Light metals
    • B22F2301/052Aluminium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to metallurgy, in particular to a production of metal shots from a molten metal or an alloy by a casting. The claimed device for cooling metal melt fragments or alloy as obtained by passing a melt through a die comprises one or more nozzles for supplying a sprayed cooling air-droplet mixture as a spilling flow into a space under a crucible. Another aspect of this invention is a method for cooling melt fragments carried out by means of said device. The technical effect of the claimed invention is production of shot with a high degree of sphericity and fractional composition.

Description

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.

Решаемые конкретные технологические задачи - 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 problems to be solved - deoxidation, alloying, refining, etc., and the size of the shot used for this determine the injection parameters: transport gas pressure, material feed rate, fraction speed 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 probability 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.

Авторское свидетельство СССР № 1222417 (опубл. 07.04.1986; МПК В22Р 9/08) 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 (publ. 07.04.1986; IPC V22P 9/08) 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.

Патент РФ № 2117553 (опубл. 20.08.1998; МПК В22Р 9/06) 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. 2117553 (publ. 08/20/1998; IPC В22Р 9/06) discloses a method for producing spherical metal granules, including dispersing molten metal upon receipt through openings due to 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.

- 1 022298- 1 022298

Из заявки на патент Японии № 4259312 (опубл. 14.09.1992; МПК В22Р 9/08, В23К 35/40) 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 the patent application of Japan No. 4259312 (publ. 09/14/1992; IPC B22P 9/08, B23K 35/40) there is a method for producing metal granules with a low melting point, including passing liquid metal through a nozzle with many holes, the distance between which is not less than 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 (опубл. 05.11.1987; МПК В22Р 9/08). 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 (publ. 05.11.1987; IPC B22P 9/08) 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).

Настоящее изобретение призвано устранить недостатки известных из уровня техники способов и устройств охлаждения фрагментов расплава в процессе получения дроби и позволяет получать сферическую дробь со стабильными геометрическими параметрами и физическими свойствами.The present invention is intended to eliminate the disadvantages of methods and devices known from the prior art for cooling fragments of a melt in the process of producing a fraction and allows to obtain a spherical fraction with stable geometric parameters and physical properties.

Заявляемый технический результат достигается тем, что устройство охлаждения фрагментов расплава металла или сплава, полученных пропусканием расплава через фильеру, расположенную в днище тигля, включает в себя устанавливаемую под днищем тигля по меньшей мере одну форсунку для подачи в подтигельное пространство распыленной охлаждающей воздушно-капельной смеси, причем форсунка размещена с возможностью подачи воздушно-капельной смеси в пространство под тиглем ниспадающим потоком.The claimed technical result is achieved in that the device for cooling fragments of a molten metal or alloy obtained by passing the melt through a die located in the bottom of the crucible includes at least one nozzle mounted under the bottom of the crucible for feeding the sprayed cooling air-drop mixture into the sub-crucible space, moreover, the nozzle is placed with the possibility of supplying an air-drop mixture into the space under the crucible with a flowing stream.

Устройство охлаждения фрагментов расплава может включать несколько форсунок, установленных фронтально по отношению к стенке тигля на уровне, равном половине расстояния от днища тигля до уровня охлаждающей жидкости в расположенной под тиглем ванны. Предпочтительно, если расстояние от сопла форсунки до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля, и угол между горизонтальной плоскостью и осью форсунки будут выбраны таким образом, чтобы экстремум верхней ветви параболической траектории потока охлаждающей воздушно-капельной смеси из форсунки совпадал с точкой пересечения днища тигля и его стенки. Также предпочтительно, если расстояние между фронтально установленными по длине тигля форсунками в горизонтальной плоскости равно двукратному произведению расстояния от форсунки до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля, и тангенсу половины угла раскрытия факела форсунки.The melt fragment cooling device may include several nozzles mounted frontally with respect to the crucible wall at a level equal to half the distance from the crucible bottom to the level of coolant in the bath located under the crucible. Preferably, if the distance from the nozzle 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 point of intersection of the bottom of the crucible and its walls. It is also preferable if the distance between the nozzles frontally mounted along the length of the crucible in the horizontal plane is equal to 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.

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.

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 заявляемое 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 melt (3) of metal or alloy, 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), the inventive device (7) for cooling the fragments of the melt, forming a cooling stream (8) of an air-drop mixture, is installed.

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, если форсунки располагаются на уровне С, равном половине расстояния В от тигля (1) до уровня охлаждаю- 2 022298 щей 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.The 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 preferable if the nozzles are located at level C equal to half the distance B from the crucible (1) to the level of cooling fluid (2 022298) 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 соотношенияThe 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 relation

где α - угол раскрытия факела форсунки;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.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.

Получение дроби посредством заявляемого устройства (7) охлаждения фрагментов расплава работает следующим образом.Obtaining fractions through the inventive device (7) for cooling fragments of the melt works as follows.

Из плавильной печи (18) находящийся в ней исходный материал (19) при открытии стопорного устройства (20) подается струей (21) в стакан (2) тигля через заливочное устройство (11).From the melting furnace (18), the starting material (19) located in it, when the locking device (20) is opened, is fed by a stream (21) 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 (18). После расплавления и нагрева до заданной температуры, расплав заливали в тигель (1) через заливочное устройство (11) в крышке (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.When testing the proposed method, aluminum scrap was used as a starting material, which was loaded and melted in a melting furnace (18). After melting and heating to a predetermined temperature, the melt was poured into the crucible (1) through the filling device (11) in the lid (10). 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 канала (17) фильеры (4) в момент изменения направления движения тигля (1) с вниз на вверх. За время нахождения в канале (17) фильеры (4) 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) of the die (4) and the cooling liquid (6) in the bath (5) for one and a half minutes, the unit was put into operation, setting the optimum values of the amplitude and frequency of oscillations of the crucible (1), which ensured accurate dosing of the melt (3 ) into fragments that were separated from the lower cut of the channel (17) of the die (4) at the moment of changing the direction of movement of the crucible (1) from down to up. During the time spent in the channel (17) of the die (4), the fragments under the action 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.

- 3 022298- 3 022298

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.

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 the methods known from the prior art, inert gas is supplied to exclude the formation of a hard oxide film on the surface of the aluminum melt fragment and to facilitate the process of pulling the tail into the sub-crucible space. This approach does not allow to solve 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 (6)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство охлаждения фрагментов расплава металла или сплава, полученных пропусканием расплава через фильеру, расположенную в днище тигля, включающее устанавливаемую между днищем тигля и расположенной под тиглем ванной по меньшей мере одну форсунку для подачи в подтигельное пространство охлаждающей воздушно-капельной смеси, отличающееся тем, что форсунка размещена с возможностью подачи воздушно-капельной смеси в пространство под тиглем ниспадающим потоком.1. A device for cooling fragments of a molten metal or alloy obtained by passing the melt through a die located in the bottom of the crucible, including at least one nozzle installed between the bottom of the crucible and the bath under the crucible for supplying a cooling air-drop mixture into the sub-crucible space, characterized in that the nozzle is placed with the possibility of supplying an air-drop mixture into the space under the crucible with a flowing stream. 2. Устройство охлаждения фрагментов расплава по п.1, отличающееся тем, что оно содержит несколько форсунок, установленных фронтально по отношению к стенке тигля на уровне, равном половине расстояния от днища тигля до уровня охлаждающей жидкости в ванне, а расстояние В от сопла форсунки до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля, и угол β между горизонтальной плоскостью и осью форсунки выбраны таким образом, чтобы экстремум верхней ветви параболической траектории потока охлаждающей воздушно-капельной смеси из форсунки совпадал с точкой пересечения днища тигля и его стенки.2. The melt fragment cooling device according to claim 1, characterized in that it comprises several nozzles mounted frontally with respect to the crucible wall at a level equal to half the distance from the crucible bottom to the level of coolant in the bath, and the distance B from the nozzle nozzle to the vertical plane coinciding with the crucible wall, and the angle β between the horizontal plane and the axis of the nozzle is chosen so that the extremum of the upper branch of the parabolic flow path of the cooling air-drop mixture from the nozzle coincides l with the intersection point of the bottom of the crucible and its wall. 3. Устройство охлаждения фрагментов расплава по п.2, отличающееся тем, что расстояние А между фронтально установленными по длине тигля форсунками в горизонтальной плоскости определяется из соотношения где α - угол раскрытия факела форсунки;3. The cooling device for the melt fragments according to claim 2, characterized in that the distance A between the nozzles frontally installed along the length of the crucible in the horizontal plane is determined from the relation 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. 4. Способ охлаждения фрагментов расплава металла или сплава, полученных пропусканием расплава через фильеру, расположенную в днище тигля, посредством устанавливаемой между днищем тигля и расположенной под тиглем ванной по меньшей мере одной форсунки для подачи в подтигельное пространство охлаждающей воздушно-капельной смеси, отличающийся тем, что подачу воздушнокапельной смеси в пространство под тиглем осуществляют ниспадающим потоком.4. The method of cooling fragments of a molten metal or alloy obtained by passing the melt through a die located in the bottom of the crucible, by means of a at least one nozzle installed between the bottom of the crucible and located under the crucible for supplying a cooling air-drop mixture into the sub-crucible space, characterized in that the supply of an airborne mixture into the space under the crucible is carried out by a flow. 5. Способ охлаждения фрагментов расплава по п.4, отличающийся тем, что используют несколько форсунок, установленных фронтально по отношению к стенке тигля на уровне, равном половине расстояния от днища тигля до уровня охлаждающей жидкости в ванне, а расстояние В от сопла форсунки до вертикальной плоскости, совпадающей со стенкой тигля, и угол β между горизонтальной плоскостью и осью форсунки выбирают таким образом, чтобы экстремум верхней ветви параболической траектории потока охлаждающей воздушно-капельной смеси из форсунки совпадал с точкой пересечения днища тигля и его стенки.5. The method of cooling fragments of the melt according to claim 4, characterized in that several nozzles are used that are installed frontally with respect to the crucible wall at a level equal to half the distance from the crucible bottom to the level of coolant in the bath, and the distance B from the nozzle nozzle to the vertical the plane coinciding with the crucible wall, and the angle β between the horizontal plane and the axis of the nozzle is chosen so that the extremum of the upper branch of the parabolic flow path of the cooling air-drop mixture from the nozzle coincides with t the point of intersection of the bottom of the crucible and its wall. 6. Способ охлаждения фрагментов расплава по п.5, отличающийся тем, что расстояние А между фронтально установленными по длине тигля форсунками в горизонтальной плоскости определяют из соотношения6. The method of cooling the melt fragments according to claim 5, 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 ratio
EA201300238A 2012-04-13 2012-04-13 Device and method for cooling melt fragments EA022298B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201200481A EA018697B1 (en) 2012-04-13 2012-04-13 Method for producing shot from melt, device therefor and a die therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201300238A1 EA201300238A1 (en) 2013-10-30
EA022298B1 true EA022298B1 (en) 2015-12-30

Family

ID=48013979

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201200481A EA018697B1 (en) 2012-04-13 2012-04-13 Method for producing shot from melt, device therefor and a die therefor
EA201300238A EA022298B1 (en) 2012-04-13 2012-04-13 Device and method for cooling melt fragments

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201200481A EA018697B1 (en) 2012-04-13 2012-04-13 Method for producing shot from melt, device therefor and a die therefor

Country Status (2)

Country Link
EA (2) EA018697B1 (en)
WO (1) WO2013152946A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107138695B (en) * 2017-05-08 2019-12-24 三祥新材股份有限公司 Casting device and magnesium-silicon-iron alloy granulating process
CN110947975A (en) * 2019-12-20 2020-04-03 攀枝花钢城集团有限公司 Method for utilizing waste aluminum foil
CN111270083A (en) * 2020-03-20 2020-06-12 湖南达诺智能机器人科技有限公司 A automatic film-making equipment for gold purification
CN115533108B (en) * 2022-10-18 2023-07-18 西安交通大学 Method and device for preparing metal particles by continuous trickle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06346115A (en) * 1993-06-03 1994-12-20 Mitsubishi Materials Corp Method for producing metal powder and device
RU2063305C1 (en) * 1992-06-22 1996-07-10 Простяков Сергей Георгиевич Process for manufacturing metal small shots
RU2093310C1 (en) * 1996-06-18 1997-10-20 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Sprayer for melt spraying
RU2251471C1 (en) * 2003-12-15 2005-05-10 Государственное Учреждение Институт металлургии Уральского отделения Российской Академии Наук (ГУ ИМЕТ УрО РАН) Installation for making metallic shots
US20100043963A1 (en) * 2006-12-22 2010-02-25 Stefan Trummer Aluminium shot for thin, plate-shaped effect pigments, method for the production thereof, and use of same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3109909A1 (en) * 1980-03-20 1982-03-18 Rudolf 4048 Grevenbroich Koppatz Apparatus for the production of metal granules
SU1186395A1 (en) * 1984-02-16 1985-10-23 Chukalin Yurij A Spraying device for producing small shot
JPS62253705A (en) * 1986-04-25 1987-11-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Production of metal shot
BR9905656A (en) * 1999-11-30 2001-07-24 Viviane Vasconcelos Vilela Ltd Apparatus and process for the extraction of heat and for the solidification of particles of molten materials
US7744808B2 (en) * 2007-12-10 2010-06-29 Ajax Tocco Magnethermic Corporation System and method for producing shot from molten material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063305C1 (en) * 1992-06-22 1996-07-10 Простяков Сергей Георгиевич Process for manufacturing metal small shots
JPH06346115A (en) * 1993-06-03 1994-12-20 Mitsubishi Materials Corp Method for producing metal powder and device
RU2093310C1 (en) * 1996-06-18 1997-10-20 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Sprayer for melt spraying
RU2251471C1 (en) * 2003-12-15 2005-05-10 Государственное Учреждение Институт металлургии Уральского отделения Российской Академии Наук (ГУ ИМЕТ УрО РАН) Installation for making metallic shots
US20100043963A1 (en) * 2006-12-22 2010-02-25 Stefan Trummer Aluminium shot for thin, plate-shaped effect pigments, method for the production thereof, and use of same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013152946A1 (en) 2013-10-17
EA201200481A1 (en) 2013-09-30
EA018697B1 (en) 2013-09-30
EA201300238A1 (en) 2013-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2921244B1 (en) Method of the directional solidification of the castings of gas turbine blades and a device for producing the castings of gas turbine blades of the directional solidified and monocrystalline structure
RU2751161C2 (en) Method for the production of metal powders by gas spraying and a plant for the production of metal powders in accordance with this method
US9498822B2 (en) Continuous casting equipment
US4936375A (en) Continuous casting of ingots
CZ180892A3 (en) Molten metals granulation process
EA022298B1 (en) Device and method for cooling melt fragments
US4750542A (en) Electron beam cold hearth refining
EP3041629B1 (en) Apparatus and method for granulation of molten material
CN1123416C (en) Production of metal lumps
RU2682356C2 (en) Granulation of molten ferrochromium
RU2625352C2 (en) Method and device for metallurgical slag processing
USRE32932E (en) Cold hearth refining
JP6994392B2 (en) Ingot made of an alloy containing titanium as the main component, and its manufacturing method
US3141767A (en) Steel casting process and apparatus
JPS58177403A (en) Method and device for manufacturing ceramic-free high purity metal powder
EP2845671A1 (en) Granulation of molten material
RU2608253C2 (en) Process of continuous metal casting
JP7173152B2 (en) Manufacturing method and manufacturing apparatus for titanium alloy ingot
JP5847686B2 (en) Method of adding mold flux into continuous casting mold
JPS6114065A (en) Manufacture of metallic block, casting or section into whichhard metallic particle is buried and device thereof
JPH05214412A (en) Method and device for producing granular zinc
JP7406073B2 (en) Manufacturing method for titanium ingots
JPS6244508A (en) Apparatus for producing powder
WO2021192875A1 (en) Graphite nozzle for bottom tapping and ti-al alloy casting method
JP2002146412A (en) Trough for molten slag

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU