NO300877B1 - Anordning ved granulering av metall og slagg - Google Patents

Description

Den foreliggende søknad vedrører en anordning ved vanngranulering av flytende metall, metallegeringer og slagg.

Vanngranulering er en velkjent metode for granulering av flytende metaller, metallegeringer og slagg. I tysk patent nr. 4122190 er det beskrevet en fremgangsmåte for granulering av smeltet silisium hvor smeltet silisium granuleres ved at en stråle av det smeltede silisium granuleres ved hjelp av en gass som føres gjennom en dyse og ved hjelp av en under luftdysen anordnet vannstråle hvorved granulene ved hjelp av vannet føres langs en renne til en beholder for endelig avkjøling. I det tyske patentet er den konstruktive utførelsen av vanndysen ikke vist eller beskrevet.

Ved vanngranulering av flytende metall eller slagg hvor en stråle av smeiten granuleres ved hjelp av en vannstråle foreligger det eksplosjonsfare. Årsaken til at slike eksplosjoner oppstår er ikke helt klarlagt. Det synes imidlertid nærliggende å anta at vanninneslutninger i delvis størknet metall eller slagg kan være en mulig grunn. Videre kan metall også i en viss grad oksyderes av vannet og derved frigjøre hydrogen som kan reagere med oksygen i luften og muligens i enkelte tilfeller gi gasseksplosjoner. Det er blitt funnet at eksplosjonsfaren er stor dersom smeiten ved vanngranulering trenger ugranulert gjennom vannstrømmen og får legge seg på bunn eller vegger i granuleringsrennen.

Ved den foreliggende oppfinnelsen har man nå kommet frem til en anordning ved vanngranulering av metaller, metallegeringer og slagger ved hjelp av en vannstråle i en granuleringsrenne, hvor man oppnår en effektiv granulering samtidig som eksplosjonsfaren er blitt vesentlig redusert.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en anordning ved vanngranulering av flytende metall, metallegeringer eller slagg i en granuleirngsrenne hvor en stråle av flytende metall, metallegering eller slagg granuleres i granuleringsrennen ved hjelp av en vannstråle fra en vanntilførselsanordning anordnet i enden av granuleringsrennen, hvilken oppfinnelse er kjennetegnet ved at vanntilførselanordningen utgjøres av et vannfordelingskammer som på den siden som vender mot granuleringsrennen er utstyrt med en rekke utadragende dyser med ovale dyseåpninger, hvilke dyser er slik anordnet at de ved tilførsel av vann danner en kontinuerlig vannstrøm med en i det vesentlige Uk linær vannhastighet over hele tverrsnittet av granuleringsrennen.

Dysene er fortrinnsvis anordnet i minst tre horisontale plan i siden av vannfordelingskammeret med minst to dyser i hvert plan hvor dysene i det øverste plan er anordnet med en i det vesentlige lik horisontal avstand, mens hver av dysene i hvert av de underliggende plan unntatt de ytterste dysene er anordnet mellom to av dysene i det minste i det overliggende plan av dyser.

Dysenes utløpsåpninger er fortrinnsvis anordnet slik at den største diameter i dysenes ovale utløpsåpning er anordnet idet vesentlige horisontalt, unntatt for de ytterste dysene i hvert plan over det nederste plan hvor den største diameter i dysenes utløpsåpninger er anordnet i det vesentlige vertikalt.

I henold til en spesielt foretrukket utførelsesform er forholdet mellom største og minste diameter i dysenes utløpsåpninger mellom 1,5 og 6, fortrinnsvis mellom 3 og 5.

Dysene er fortrinnsvis festet i gjengede utboringer i vannfordelingskammeret, men kan også festes til vannfordeligskammeret ved sveising.

Forsøk har vist at dyser utformet og anordnet på den overfor beskrevne måte gir en vannstrøm i det område hvor den smeltede metall- eller slaggstråle treffer vannstrømmen som hindrer at metall- eller slaggstrålen trenger ugranulert gjennom vannstrålene. Videre gir de ytterste vanndysene i hvert plan sammen med den nederste horisontale rekke av vanndyser en slik vannstrømmning langs veggene og langs bunnen av granuleringsrennen at det hindrer avsetning av delvis størknede granuler på veggene og i bunnen av granuleringsrennen hvorved faren for eksplosjon vesentlig reduseres.

Det har vist seg at anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan benyttes til granulering av en rekke metaller så som silisium, og jern, metallegeringer så som ferrosilisium, ferromangan, silikomangan ferrokrom og ferronikkel og andre og forskjellige slagger så som titanslagg, råjernslagg, ferronikkelslagg, ferromanganslagg og silikomanganslagg. Det har videre vist seg at det ved granulering ved bruk av anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse oppnås det meget lite finstoff under granuleringen. Utbyttet av granuler med salgbar størrelse er derfor meget høy.

Spesielt har det vist seg at silisium granulert ved bruk av anordningen i henhold til oppfinnelsen er særlig godt egnet for bruk ved fremstilling av organoklorsilaner ved hjelp av den såkalte "direkte reaksjons metoden" hvor silisium omsettes med metylklorid under tilsats av kobberkatalysator.

Den foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningene, hvor,

Figur 1 viser et granuleringsanlegg sett fra siden,

Figur 2 viser granuleringsanlegget i figur 1 sett ovenfra,

Figur 3 viser vannfordelingskammeret i henhold til foreliggende oppfinnelse i forstørret målestokk, og hvor

Figur 4 viser vannfordelingskammeret sett langs linjen I-l i figur 3.

På figur 1 og 2 er det vist et vanngranuleringsanlegg for smeltet metall, metallegeringer og slagg omfattende en langstrakt rett granuleringsrenne 1. I innløpsenden 2 i granuleringsrennen 1 er det anordnet et vannfordelingskammer 3 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Vannfordelingskammeret 3 vil bli nærmere beskrevet senere. Under utløpsenden 4 av granuleringsrennen 1 er det anordnet et oppsamlingskar 5 for vann og fremstilte granuler. Oppsamlingskaret 5 er utstyrt med en indre skillevegg 6 og med et overløp 7 for vann. Granuleringsrennen 1 er slik opplagret at den har en liten helning nedover fra granuleringsrennens 1 innløpsende 2 til dens utløpsende 4. Vanngranuleirngsrennen 1 har fortrinnsvis et rektangulert tverrsnitt, med flat bunn og rette vegger og er fortrinnsvis fremstilt av stål.

Ved innløpsenden 2 av granuleringsrennen 1 er det anordnet en skråstilt renne 8 for flytende metall eller slagg som tømmes fra en metallurgisk beholder 9 så som en øse eller lignende. Ved granulering tømmes flytende metall eller slagg fra beholderen 9 på rennen 8 slik at det dannes en kontinuerlig tilnærmet vertikal stråle 10 av flytende metall eller slagg fra enden av rennen 8 og ned i granuleringsrennen 1. Strålen 10 treffes av vannstråler fra vannfordelingskammeret 3 hvorved metall eller slaggstrålen oppdeles til granuler som ved hjelp av vannstrømmen transporteres gjennom granuleringsrennen og til oppsamlingskaret 5 hvor den endelige avkjøling av granulene finner sted.

Vannfordelingskammeret 3 ifølge foreliggende oppfinnelse utgjøres som vist på figur 3 og 4 av et sylinderformet rør 20 som er anordnet med sin lengdeakse på tvers av granuleringsrennen 1 ved granuleringsrennens bakre ende 2.

Selv om vannfordelingskammeret 3 vist på figurene har et sylinderformet tverrsnitt ligger det innfor rammen av foreliggende oppfinnelse å benytte et vannfordelingskammer 3 med andre tverrsnitt så som kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt.

Vannfordelingskammeret 3 er utstyrt med en innløpsåpning 21 for vann som er tilknyttet en vannkilde (ikke vist) som kan levere vann med tilstrekkelig trykk. Den andre enden av vannfordelingskammeret 3 er lukket ved hjelp av en flens 22 som er festet ved hjelp av et flertall bolter 23. Alternativt kan flensen 22 sveises til enden av vannfordelingskammeret 3. Et manometer 24 for måling av vanntrykket i vannfordelingskammeret 3 er fortrinnsvis anordnet i flensen 22.

I den side av vannfordelingskammeret 3 som vender inn mot granuleringsrennen 1 er det anordnet en rekke vanndy ser 25. Vanndy sene 25 rager utfra siden av vannfordelingskammeret 3 som vist på figur 4 og kan eksempelvis utgjøres av stålrør som er gjenget i utboringer i vannfordelingskammeret 3. Dysene 25 har et ovalt formet utløpsparti som vist på figur 3.

Vanndysene 25 er plassert i en rekke overhverandre liggende horisontale plan, med minst to dyser 25 i hvert plan. De ytterste dyser i hvert plan unntatt i det nederste plan av dyser er anordnet slik at den største diameter i dysenes 25 utløpsåpninger er orientert i det vesentlige i vertikal retning mens de resterende dyser 25 er anordnet slik at den største diameter i dysenes utløpsåpning er orientert i det vesentlige i horisontal retning.

Dysene 25 anordnet i det øverste plan er anordnet med i det vesentlige lik horisontal avstand, mens dysene 25 i de underliggende plan er anordnet slik at hver av dysene 25 er anordnet mellom to av dysene 25 i det minste i det overliggende plan av dyser 25.

Alle dysene 25 har i det vesentlige likt utløpstverrsnitt, og da alle dysene er knyttet til vannfordelingskammeret 3, vil vannmengden som leveres være i det vesentlige lik for alle dysene 25. Den anordning av dysene som er vist på figurene 3 og 4 vil gi en i det vesentlige kontinuerlig vannstrøm med en i det vesentlige linær vannhastighet over hele tverrsnittet av granuleringsrennen 1.

I de etterfølgende er det vist utførelseseksempler for granulering av forskjellige metaller, metallegeringer og slagger i en granuleringsanordning ifølge oppfinnelsen og som vist på tegningene.

EKSEMPEL 1

Det ble utført to forsøk med granulering av metallurgisk silisium. I forsøkene ble metallurgisk silisium smeltet i en induksjonsovn og granulert i granuleringsanordningen ifølge oppfinnelsen og som vist på tegningene. Dysene i vannfordelingskammeret hadde et forhold mellom største og minste diameter på 4. I begge forsøkene var trykket i vannfordelingskammeret 2,6 bar. Granuleringsbetingelser og resultatene er vist i tabell 1.

Begge forsøkene ga et produkt med meget lite finstoff. Granuleringen forløp uten antydning til eksplosjon.

EKSEMPEL 2

Det ble utført ett forsøk med granulering av 75% ferrosilisium med lavt Al-innhold. Legeringen ble smeltet i induksjonsovn og granulert i granuleringsanordningen ifølge oppfinnelsen. Trykket i vannfordelingskammeret var 2,6 bar og grannuleirngstiden var 88 sekunder og det ble oppnådd 68 kg granulat. Granuleringshastigheten var 46,2 kg/min og vannmengden var 43,3 m^/tonn legering. Det ble oppnådd granuler med en partikkelstørrelse mellom 0,5 og 3 mm. Granuleringen forløp uten antydning til eksplosjon.

EKSEMPEL 3

Det ble utført ett forsøk med granulering av silikomangan og ett forsøk med granulering av medium karbon ferromangan. Legeringene ble smeltet i induksjonsovn og granulert i anordningen ifølge oppfinnelsen. Trykket i vannfordelingskammeret var 2,6 bar. Granuleringsbetingelsene og resultatene er vist i tabell 2.

Ved granulering av silikomangan ble det oppnådd granuler med en partikkelstørrelse mellom 0,2 og 3 mm, mens det ved granulering av ferromangan ble oppnådd granuler med en partikkelstørrelse mellom 0,2 og 0,8 mm. I begge tilfeller var finstoffandelen mindre enn 0,2 mm meget liten. Granuleringen forløp uten antydning til eksplosjon.

EKSEMPEL 4

Det ble utført ett forsøk med granulering av en slagg bestående av titanslagg med 85 vekt % Ti02- Smeltet slagg ble granulert i anordningen ifølge oppfinnelsen. Trykket i vannfordelingskammeret var 2,7 bar. I løpet av 288 sekunder ble det granulert 338 kg slagg ved bruk av en vannmengde på 28,4 m^/tonn granulet. De fremstilte granuler hadde en partikkelstørrelse mellom 0,1 og 4 mm. Granuleringen forløp rolig uten antydning til eksplosjon.

Claims (6)

1. Anordning ved vanngranulering av flytende metall, metallegeringer eller slagg i en granuleringsrenne (1) hvor en stråle av flytende metall, metallegering eller slagg granuleres i granuleringsrennen ved hjelp av en vannstråle fra en vanntilførselsanordning anordnet i enden (2) av granuleringsrennen (1), karakter isert ved at vanntilførselsanordningen (3) utgjøres av et vannfordelingskammer som på den siden som vender mot granuleringsrennen (1) er utstyrt med en rekke utadragende dyser (25) med ovale dyseåpninger, hvilke dyser (25) er slik anordnet at de ved tilførsel av vann danner en kontinuerlig vannstrøm med en i det vesentlige lik lineær vannhastighet over hele tverrsnittet av granuleringsrennen (1).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at dysene (25) er anordnet i minst tre horisontale plan i siden av vannfordelingskammeret (3) med minst to dyser (25) i hvert plan hvor dysene (25) i det øverste plan er anordnet med en i det vesentlige lik horisontal avstand, mens hver av dysene i hvert av de underliggende plan untatt de ytterste dysene er anordnet mellom to av dysene i det minste i det overliggende plan av dyser (25).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at dysenes (25) utløpsåpninger er anordnet slik at den største diameter i dysenes (25) ovale utløpsåpning er anordnet idet vesentlige horisontalt, unntatt for de ytterste dysene (25) i hvert plan over det nederste plan hvor den største diameter i dysenes (25) utløpsåpninger er anordnet i det vesentlige vertikalt.

4. Anordning ifølge krav 1-3, karakterisert ved at forholdet mellom største og minste diameter i dysenes (25) utløpsåpninger er mellom 1,5 og 6.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at forhold mellom største og minste diameter i dysenes (25) utløpsåpninger er mellom 3 og 5.

6. Anordning i følge krav 1-5, karakterisert ved at dysene (25) er festet i gjengede utboringer i vannfordelingskammeret (3).