SE421758B

SE421758B - DEVICE according to Swedish Patent 6916675-9 FOR GRANULATION OF MELTED METAL

Info

Publication number: SE421758B
Application number: SE1525470A
Authority: SE
Inventors: P Hellman
Original assignee: Uddeholms Ab
Priority date: 1970-11-11
Filing date: 1970-11-11
Publication date: 1982-02-01

Description

7015254-1 10 15 20 25 30 35 mycket jämn kornstorlek. 7015254-1 10 15 20 25 30 35 very even grain size.

Den i huvudpatentet beskrivna granuleringsanordningen är försedd med två spaltformiga fluidemunstycken.för granuleringsmediet anordnade parallellt med varandra på vardera sidan om en utloppsöppning för den tappstråle som skall desintegreras. De spaltformiga munstyckena, som skall ge upphov till de önskade i var sitt plan utbredda strålarna, kan därvid vara försedda med utloppsöppningar i form av var sin rak slits eller ett flertal snedställda efter varandra anordnade, varandra delvis övertäckande slitsar eller var sin sågtandformad slits. Fluide- munstyckenas inriktning relativt varandra bestäms av de i huvudpatentet definierade gränserna för skärningarna mellan de olika strålarna och de i samband därmed angivna vinklarna.The granulation device described in the main patent is provided with two slit-shaped fluid nozzles.for the granulation medium arranged parallel to each other on each side of an outlet opening for it pin jet to be disintegrated. The slit-shaped nozzles, which shall give rise to the desired rays propagated in each plane, can then be provided with outlet openings in the form of each straight slits or a plurality of obliquely arranged one after the other partially covering slits or each sawtooth-shaped slit. Fluid the orientation of the nozzles relative to each other is determined by those in the main patent defined the boundaries of the intersections between the different beams and the angles indicated in connection therewith.

Tack vare de slitsformade fluidemunstyckenas utformning erhålles gra- nuleringsstrålar med relativt stor bredd men med förhållandevis liten tjocklek, vilket är nödvändigt eftersom förfarandet enligt huvudpaten- tet kräver vassa strålar med tillräckligt stor bredd. Den första fluide- strålen måste nämligen ges en större bredd än tappstrålen medan den andra fluidestrålen måste ges större bredd än den bredd som smältan upptar omedelbart före den andra brytpunkten, det vill säga i praktiken större bredd än den första fluidestrålen. De bägge munstyckena för gra- nuleringsmediet bör därför ges olika bredd.Thanks to the design of the slit-shaped fluid nozzles, nullification beams with a relatively large width but with a relatively small one thickness, which is necessary because the procedure under the tet requires sharp rays of sufficient width. The first fluid the jet must be given a greater width than the pin jet while it the second fluid jet must be given greater width than the width of the melt occupies immediately before the second breaking point, that is, in practice greater width than the first jet of fluid. The two nozzles for gra- the nullification medium should therefore be given different widths.

I huvudpatentet föreslås vidare att man skall utnyttja fluidestrålarnas, jämfört med deras tjocklek, relatvit stora bredd till att öka granule- ringstakten genom att granulera flera bredvid varandra anordnade tapp- strålar med ett enda fluidestrâlparf Enligt föreliggande uppfinning har det nu blivit möjligt att ytterligare öka granuleringstakten under utnyttjande av en enda tappstråle och utan egentlig ändring av fluidestrålarna. Förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas sålunda av att tappstrålen ges en ellipsformad tvärsnitts- area och att denna ellipsformade tappstråle orienteras med sin storaxel parallellt med fluidemunstyckenas spalter, det vill säga ges en sådan inriktning att fluidestrålarnas strömningsriktningar bildar räta vinklar 10 20 30 35 7015254-1 med tappstrålens storaxel. Den första fluidestrålen komer därvid då den skär tappstrålen att i sin rörelseriktning mäta ett lika stort metalldjup och därmed sammanhängande motstånd som det från en cirku- lär tappstråle vars diameter är lika med den ellipsformade tappstrålens lillaxel. Den ellipsformade tappstrålen gör det möjligt att jämfört med en ordinär tappstråle med cirkulärt tvärsnitt antingen öka granu- leringskapaciteten vid i huvudsak oförändrade strålar av granulerings- medium, eller också minska behovet av granuleringsfluidum vid oföränd- rad granuleringskapacitet.The main patent further proposes that the use of fluid jets, compared to their thickness, relatively large width to increase granulation the rate of granulation by granulating several adjacent taps. jets with a single fluid jet umbrella According to the present invention, it has now become possible to further increase the granulation rate using a single tap jet and without actual change of the fluid jets. The method according to the invention is thus characterized in that the pin jet is given an elliptical cross-sectional area and that this elliptical pin jet is oriented with its major axis parallel to the columns of the fluid nozzles, i.e. one is given direction that the flow directions of the fluid jets form right angles 10 20 30 35 7015254-1 with the large shaft of the pin jet. The first jet of fluid then arrives it cuts the pin jet to measure an equal in its direction of movement metal depth and related resistance such as that of a circulating teaches a pin jet whose diameter is equal to that of the elliptical pin jet small shaft. The elliptical pin jet makes it possible to compare with an ordinary pin jet with a circular cross-section either increase the granulation the capacity of substantially unchanged jets of granulation medium, or reduce the need for granulation fluid at unchanged row of granulation capacity.

Den ellipsformade tappstrålen kan även utnyttjas för att ge ett finare granulat, en tunnare tappstråle ger nämligen finare droppar då den sön- derdelas med en oförändrad fluidemäugd. Finare droppar har den fördelen att de stelnar snabbare och det mer finkorniga granulatet är bland annat lättare att kompaktera.The elliptical pin jet can also be used to give a finer granules, a thinner pin jet gives finer drops when the sun divided by an unchanged fluid capability. Finer drops have that advantage that they solidify faster and the finer-grained granules are among other things easier to compact.

För att erhålla den ellipsformade tappstrålen enligt uppfinningen ut- nyttjar man lämpligen en gjutlåda försedd med en bottenöppning i vilken är anordnad en gjuttärning försedd med en ellipsformad öppning. Denna ellipsformade öppning får dock ej göras allt för hopträngd så att den i princip övergår i en smal spalt. Är tappöppningen för smal så upp- står nämligen risk för att smältan skall frysa i öppningen och täppa till densamma. Vidare gäller att även om en samlad vätskestråle som strömmar ut ur ett munstycke genom variation av munstyckets form kan ges praktiskt taget vilken tvürsnittsareu som helst, sä hur vn dylik stråle en benägenhet att praktiskt taget omedelbart utanför munstyeket börja dra ihop sig till en cirkulär stråle för att omedelbart därefter börja sprida sig. Hur snabbt efter det den lämnat munstycket en dylik vätskestråle, exempelvis bestående av en smält metall eller metallege- ring, hinner dra ihop sig är till stor del beroende av trycket i vätskan/ smältan omedelbart före munstycket. Om vätske-/smält-strålen erhålles ur ett tapphål i botten på en gjutlâda så blir den sträcka tappstrålen hinner strömma innan den dragit ihop sig alltså beroende av smältpela~ rens höjd ovanför utloppet. För att man skall kunna utnyttja förfarandet enligt uppfinningen så måste alltså strålarna med granuleringsmedium bringas att skära tappstrålen relativt nära dennas utlopp, det vill säga 10 15 20- 25 30 35 7015254-1 medan den ännu har sin ellipsformade tvârsnittsarea och ej hunnit dra ihop sig i någon högre grad. Eftersom man i alla fall vid granulering av smältstrålar strävar efter att sönderdela dessa så snart som möj- ligt, så medför den ellipsformade tappstrålens sannnandragning inga större problem vid förfarandet enligt uppfinningen.In order to obtain the elliptical pin jet according to the invention, it is convenient to use a casting box provided with a bottom opening in which is provided a casting cube provided with an elliptical opening. This however, the elliptical opening must not be made too constricted so that it basically merges into a narrow column. If the tap opening is too narrow, there is a risk that the melt will freeze in the opening and clog to the same. Furthermore, even if a total jet of liquid such as flows out of a nozzle by varying the shape of the nozzle can is given practically any cross-sectional area, so how vn such jet a tendency to practically immediately outside the nozzle begin to contract into a circular beam to immediately thereafter begin to spread. How soon after it left the nozzle such liquid jet, for example consisting of a molten metal or metal alloy ring, has time to contract is largely dependent on the pressure in the liquid / melt immediately before the nozzle. If the liquid / melt jet is obtained from a tap hole in the bottom of a casting box, the stretch becomes the jet has time to flow before it has contracted, thus depending on the melting pile ~ height above the outlet. In order to be able to use the procedure according to the invention, the jets must therefore have granulation medium is brought to cut the pin jet relatively close to its outlet, that is 10 15 20- 25 30 35 7015254-1 while it still has its elliptical cross-sectional area and has not had time to draw to some degree. Because at least when granulating of melt jets strives to disintegrate them as soon as possible the true attraction of the elliptical pin jet does not major problems in the method according to the invention.

Fördelarna med förfarandet enligt uppfinningen framgår av följande ' exempel: För granulering av en smälta med en bestämd sammansättning utnyttjades en granuleringsanordning som uppvisade de i huvudpatentet angivna kännetecknen Ochvars huvudsakliga uppbyggnad framgår av bifogade figur.The advantages of the method according to the invention appear from the following 'example: For granulation of a melt with a certain composition was used a granulating device having the ones specified in the main patent the characteristics of Ochvar's main structure are shown in the attached figure.

Granuleringsanordningen bestod sålunda av en ca 8 m hög vertikalt stående granuleringskannnare 1 av rostfritt stål, vilken i sin nedre del avsmalnade mot en öppningsbar utmatningsöppning 2 och vid vars övre ände en gjutskänk 4 var anordnad. Gjutskänken som var lösbart anordnad ovanpå granuleringskammarens topp, var försedd med en verti- kal tappöppning 5. Genom tappöppningen strömmade gjutskänkens inne- håll i form av en vertikal tappstråle ned i granuleringskammarens inre. Genom växling mellan olika skänker försedda med individuellt utformade tapphål kunde tappstrålar med olika form och vidd prövas vid en i övrigt oförändrad försöksanordning. På vardera sidan om tapp- öppningen 5 var inne i granuleringskanunaren två motriktade spalt- munstycken 6 och 7 anordnade vilka, på i huvudpatentet i detalj beskrivet sätt, riktade var sin stråle av ett lämpligt granulerings- fluidum, i föreliggande fall högtrycksargon, mot tappstrålen. Mun- styckena 6 och 7, som tillfördes argon via rörledningar 8 och 9, var försedda med spaltformiga öppningar som sträckte sig, i huvudsak vinkel- rätt mot figurens plan och som var så inriktade i förhållande till varandra och ett genom tappöppningen sig sträckande vertikalplan att en första argonstråle från munstvcket 6 skar tappstrålen under en vinkel av ca 450 och därvid delvis uppdelade smältan från tappstrålen i fria droppar samt tvingade smältan att ändra riktning och följa denna första argonstråles huvudriktning tills denna träffades av en andra argonstråle, som från munstycket 7 riktats i huvudsak parallellt med 10 15 20 25 7015254-1 tappstrâlens ursprungsriktning och som då den träffade smältan slut- giltigt uppdelade denna i fria droppar, vilka sprides ut i form av fint regn 10 i granuleringskammarens inre, och vilka under fritt fall genom kammaren kyldes till ett fast pulver. Eftersom granuleringen bör ske i en inert atmosfär för att det erhållna pulvret ej skall oxideras på ytan så var granuleringskammaren försedd med en ventil 11 för tillförsel av argon till kammarens inre samt reglering av argon- atmostfären inne i denna.The granulation device thus consisted of an approximately 8 m high vertical standing granulation jug 1 of stainless steel, which in its lower part tapered towards an openable discharge opening 2 and at whose upper end a ladle 4 was provided. The ladle that was soluble arranged on top of the top of the granulation chamber, was provided with a vertical cold tap opening 5. Through the tap opening, the contents of the ladle flowed hold in the form of a vertical pin jet down into the granulation chamber internal. By switching between different sideboards provided with individually designed tap holes, tap jets with different shapes and widths could be tested an otherwise unchanged experimental device. On each side of the tap the opening 5 was inside the granulation gun two opposite slits. nozzles 6 and 7 arranged which, on in the main patent in detail described method, each directed its beam of a suitable granulation fluid, in this case high pressure argon, against the pin jet. Mouth- paragraphs 6 and 7, which were supplied with argon via pipelines 8 and 9, were provided with slit-shaped openings extending, substantially angularly right against the plane of the figure and which were so oriented in relation to each other and a vertical plane extending through the tap opening to a first jet of argon from the nozzle 6 cuts the pin jet below one angle of about 450 and thereby partially divided the melt from the tap jet in free drops and forced the melt to change direction and follow this the main direction of the first argon beam until it is struck by a second jet of argon, which from the nozzle 7 is directed substantially parallel to 10 15 20 25 7015254-1 the original direction of the tapping beam and which, when the melt validly divided this into free drops, which are spread in the form of fine rain 10 in the interior of the granulation chamber, and which during free fall through the chamber was cooled to a solid powder. Because the granulation should take place in an inert atmosphere so that the powder obtained should not oxidized on the surface, the granulation chamber was provided with a valve 11 for the supply of argon to the interior of the chamber and the regulation of the atmosphere inside this.

För att utröna i vilken grad föreliggande uppfinning kunde förbättra resultatet vid granulering av en smälta i enlighet med huvudpatentet utfördes två granuleringar av en provsmälta, vilka förutom formen på tappöppningen i gjutskänkens botten utfördes under identiska för- hållanden. Vid det första försöket användes ett cirkulärt tapphål med en diameter av 6,5 mm och vid det andra försöket prövades ett ellip- tiskt tapphål med en storaxel av 10 mm som anordnades parallellt med granuleringsmunstyckenas 6 och 7 spalter och vars lillaxel, som var 5 mm, sträckte sig vinkelrätt mot munstyckenus spalter. Med den elliptiska gjutöppningen kunde granuleringshastigheten ökas med drygt 15 Z eftersom mer smälta rann genom den något större öppningen, men trots detta minskades det erhållna pulvrets medelpartikelstorlek med 11 Z.To ascertain the extent to which the present invention could be improved the result of granulating a melt in accordance with the principal patent two granulations of a sample melt were carried out, which in addition to the shape of the tap opening in the bottom of the ladle was made under identical conditions. attitudes. In the first attempt, a circular tap hole was used a diameter of 6.5 mm and in the second experiment an elliptical with a large shaft of 10 mm arranged in parallel with the columns 6 and 7 of the granulating nozzles and whose small axis, which was 5 mm, extended perpendicular to the nozzles of the nozzles. With it elliptical casting opening, the granulation speed could be increased by just over 15 Z because more melt flowed through the slightly larger opening, but despite this, the average particle size of the obtained powder was reduced by 11 Z.

Claims

7015254-1 Patent claim Device according to Swedish patent 69 16675-9, characterized in that it comprises a casting box (4) provided with an elliptical tap hole (5) for the melt and on both sides of this tap hole and parallel to its major axis two slit-shaped nozzles (6, 7) for supplying granulation medium against a tap jet flowing out of the tap hole. WHY PUBLICATIONS: