DE3807812A1 - Metallisches kuehlmittel fuer ein metallurgisches bad und verfahren zur herstellung des kuehlmittels - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein metallisches Kühlmittel für ein metallurgisches Bad, wobei die Zusammensetzung von Kühlmittel und Bad hauptsächlich übereinstimmen, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung des Kühlmittels.

Bei metallurgischen Prozessen wird gewöhnlich die gewünschte Zusammensetzung des Metallbades bei einer Temperatur erreicht, die diejenige überschreitet, bei der das Metall weiterverarbeitet werden soll oder bei der es abgegossen werden muß. Um dann die richtige Gießtemperatur zu erreichen, wird dem Bad ein Kühlmittel in einer Menge beigegeben, die dem gewünschten Temperaturrückgang entspricht.

An dieses Kühlmittel werden verschiedene Anforderungen gestellt, und zwar:

• - die Zusammensetzung muß bekannt sein und zwischen den gewünschten Normen liegen, um denen des Bades zu genügen und die Analyse dieses Bades nicht wieder zu verändern.
• - das Schüttgewicht des Kühlmittels muß hoch genug sein, um unerwünschte Einschlüsse zu vermeiden.
• - die Abmessungen müssen zwischen den gestellten Normen liegen, um ausreichende Hantierbarkeit zu gewährleisten.
• - das Kühlmittel muß problemlos beizugeben und genau zu dosieren sein.
• - das Kühlmittel muß frei von Fett, Staub, Oxiden und anhaftendem Schmutz sein.

Gewöhnlich wird beispielsweise für Stahlbäder gehackter Schrott verwendet, der mehr oder weniger umgeformt wurde, um die Hantierbarkeit zu vereinfachen. Herausgestellt hat sich jedoch der Bedarf an einem metallischen Kühlmittel, das schneller und genauer dosiert werden kann und daß eine zuverlässige Kühlwirkung hat. Bei letzterem ist zu bemerken, daß bei Kühlmitteln mit zu vielen Metallstücken die Gefahr besteht, daß sie auf dem Bad schwimmen und die Kühlwirkung ungünstig beeinflussen. Schrott aus zu großen Metallstücken haben hingegen unter anderem den Nachteil, daß sie Zuleitungssysteme blockieren können, sie verstopfen und somit nicht gekühlt werden können. Hierdurch können auch andere, für den Prozeß wichtige Zusatzstoffe dem Bad nicht beigegeben werden. Dadurch erhält das Bad nicht die richtige Zusammensetzung mit der Folge, daß die betreffende Charge ausgesondert werden muß. Bemerkt sei auch, daß die Abmessungen des Zuleitungssystems in bestimmten Grenzen gehalten werden müssen, wenn das Kühlmittel einer Anlage zugegeben wird, in der das Bad unter Vakuum behandelt wird. Die Anfälligkeit der Anlage für Verstopfung wird damit vergrößert.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines metallischen Kühlmittels, dem die vorgenannten Nachteile nicht anhaften.

Die Erfindung besteht darin, daß das eingangs genannte Kühlmittel aus annähernd kugelförmigen Metallstücken mit Größen zwischen 12 und 60 mm besteht und einen Kugelformfaktor B mit einem Mindestwert von 0,57 hat.

Unter dem Kugelformfaktor B ist in diesem Fall der Quotient zu verstehen zwischen dem Volumen, das vom in einer Schüttung vorliegenden Kühlmittel eingenommen wird, und dem Volumen, das von untereinander identischen, ebenfalls in einer Schüttung vorliegenden Kugeln eingenommen wird, jeweils bezogen auf eine bestimmte, gleiche Volumeneinheit. Dabei ist unter einer Schüttung die dichtest mögliche Packung der Teile zu verstehen. Es hat sich herausgestellt, daß der Kugelformfaktor B eine Größe für die Geschlossenheit und zugleich für das Strömungsverhalten und die genaue Dosierbarkeit des Kühlmittels ist. Ein Wert für B von mehr als 0,57 hat sich als notwendig erwiesen, damit das Kühlmittel von allzu großen Öffnungen frei bleibt. Zudem ist festgestellt worden, daß sich das Kühlmittel bei derartigen Werten sehr genau dosieren läßt und äußerst regelmäßig und reproduzierbar aus Bunkeröffnungen fließt.

Gute Ergebnisse sind bei einem Kugelformfaktor zwischen 0,60 und 0,65 zu erzielen.

Bei Kühlmitteln aus ultrakohlenstoffarmen Stahl hat sich herausgestellt, daß eine bessere Annäherung an die Kugelform möglich ist. Für solches Material hat sich ein Schüttgewicht zwischen 3,5 und 4,0 t/m³ als zweckmäßig erwiesen. Gute Ergebnisse wurden auch mit einem Stahlkühlmittel erzielt, bei dem der Wert des Kugelformfaktors zwischen 0,58 und 0,62 liegt in Kombination mit zwischen 20 und 60 mm liegenden Größen für die Metallstücke. Bemerkt wird, daß metallische Kühlmittel des beschriebenen Typs nicht nur für Stahlbäder, sondern auch für die Temperaturbeeinflussung von beispielsweise Aluminiumbädern verwendet werden können. Vorzugsweise ist dann von einer mindestens niedriglegierten Aluminiumgüte auszugehen.

Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf ein metallisches Kühlmittel, sondern auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlkühlmittels des obengenannten Typs. Obwohl verschiedene Arbeitsweisen denkbar sind, Stahlstücke von ausreichender Dichte und von annähernd ausreichender Kugelform zu bekommen, hat sich herausgestellt, daß keine dieser Verfahren zu einer billigen und reproduzierbaren Produktion von Metallstücken führt. Das Verfahren gemäß der Erfindung hat jedoch unter Verwendung an sich bekannter Mittel eine preiswerte und reproduzierbare Produktion des obenbeschriebenen Kühlmittels zur Folge. Die Erfindung besteht darin, daß streifen- und/oder stabförmiger Blechschrott mehrmals in einer Hammermühle mit Viereck-Rostöffnungen von ca. 50 × 50 mm bearbeitet wird. Die Hammermühle wird beim Zerkleinern auf einer Füllhöhe gehalten, bei der von den Antriebsmitteln für die Mühle mindestens 90% der Höchstleistung aufgenommen werden. Hammermühlen mit Rosten dieses Typs sind allgemein bekannt. Sie werden auch zur Zerkleinerung und leichten Verdichtung von plattenförmigem Schrott verwendet. Bis jetzt konnten damit jedoch noch keine annähernd kugelförmigen Metallstücke mit der erforderlichen Dichte und entsprechendem Kugelformfaktor realisiert werden. Es stellte sich heraus, daß ein Großteil des bearbeiteten streifenförmigen Blechschrotts als streifenförmige oder verdrillte Stücke durch die Rostöffnungen fiel. Dadurch erhielt man ein zerkleinertes Material, daß nicht genau genug dosiert werden kann und unregelmäßig fällt.

Es wurde nun festgestellt, daß bei mehrmaliger Bearbeitung mit der Hammermühle unter obengenannten Umständen ein durchaus befriedigendes Produkt erhalten werden kann. Überraschenderweise ist dieses Material auch hinreichend fett-, schmutz- und oxidfrei geworden. Wichtig ist dabei, daß die Füllhöhe der Mühle immer ausreichend ist. Bei einer geringeren Füllhöhe hat sich nämlich selbst nach mehrmaliger Zerkleinerung gezeigt, daß ein bedeutender Teil der Füllung nur unzureichend verdichtet ist.

Eine weitere Verbesserung des neuen Verfahrens besteht darin, daß das zerkleinerte Material nach jedem Durchgang durch die Hammermühle zwecks Entfernung von Feinmaterial abgesiebt wird und daß nach dem zweiten und dritten Durchgang zum Sortieren der gewünschten Größen für die Metallstücke zwischen 12 und 60 mm gesiebt wird. Das Feinmaterial besteht aus Teilchen in der Größenordnung von 1 bis 12 mm, die während der Zerkleinerung mehr oder weniger vom Schrott abgerieben werden. Bei der abschließenden Sortierung ist es denkbar, das Kühlmittel innerhalb genauer Abmessungsgrenzen zu sieben, falls dies gewünscht wird. Bei dem weitaus größten Teil der Anwendungen hat sich jedoch herausgestellt, daß Metallstückgrößen zwischen 12 und 50 mm zu einem durchaus befriedigenden Ergebnis führen.

Für die Herstellung des oben beschriebenen Kühlmittels mit einem Kugelformfaktor zwischen 0,58 und 0,62 in Kombination mit Größen zwischen 20 und 60 mm hat sich ein plattenförmiges Material mit einer Dicke zwischen 1 und 8 mm als günstiges Ausgangsmaterial erwiesen. Dieses Material kann Oberflächen-Abmessungen von beispielsweise 0,5 × 1 m haben.

Bemerkt wurde bereits, daß die Hammermühle für eine zufriedenstellende Arbeitsweise auf einer guten Füllhöhe gehalten werden muß. Dies kann durch Ausstattung mit einem automatisch dosierenden Nachfüllsystem realisiert werden, das aktiviert wird, wenn die aufgenommene Leistung unter 90 % der Höchstleistungen der Antriebsmittel absinkt.

Hammermühlen weisen eine Trommel auf einer Antriebsachse auf. Diese Trommel weist über ihren Umfang verteilt eine Anzahl von Hammerachsen auf, an denen schwenkbare Hammerköpfe angelenkt sind. Beim Drehen der Trommel schwingen die Hammerköpfe entlang einer Prallfläche. Herausgestellt hat sich, daß die Arbeitsweise gemäß der Erfindung obendrein durch die Ausführungsart der Hammermühle und deren Betriebsweise beeinflußt werden kann. Dabei hat sich vor allem gezeigt, daß Hammerachsen mit 18 Hammerköpfen je 10 m² Trommelfläche zu empfehlen sind, wobei die Mühle bei einer Tourenzahl von ca. 600 U/min betrieben wird. Zu bemerken ist hier, daß es bei Hammermühlen meistens möglich ist, die Anzahl der Hammerköpfe je Hammerachse zu variieren. In vielen Fällen empfiehlt es sich, die Hammerachsen nicht voll mit Hammerköpfen zu besetzen. Bei der vorliegenden Arbeitsweise werden die Hammerachsen jedoch meistens mit Hammerköpfen voll besetzt.

Gute Ergebnisse wurden durch Verwendung einer Hammermühle, Marke Lindemann, Typ "Zerdirator", erzielt. Diese Mühle wurde mit 14 Hammerköpfen, verteilt auf einer Trommelfläche von 7,7 m², betrieben, wobei 6 Hammerachsen in der Trommel mit einem Antriebsachsenradius von 57,5 cm montiert sind. Die Mühle wurde mit einer Geschwindigkeit von 585 Umdrehungen je Minute betrieben.

Als Ausgangsmaterial wurde Blechschrott verwendet, der vom Kantenscheren aus einem Warmbandwalzwerk stammte. Die Dicke dieses Materials variierte zwischen ca. 2 und 12 mm, während die Kanten in Längen von ca. 10-20 cm abgeschert waren.

Unter den beschriebenen Umständen konnte hiermit ein sehr gutes Kühlmittel mit einem Kugelformfaktor B von ca. 0,63 und einem Schüttgewicht erzielt werden, das zwischen 3,6 und 3,8 t/m³ variierte.

Durch die beim Zerkleinern entwickelte Wärme und die auf das Material ausgeübte Bearbeitung waren die Kühlmittelelemente völlig frei von anhaftendem Fett und Schmutz sowie Walzhautrückständen.

Claims (9)

1. Kühlmittel aus Metallstücken für ein metallurgisches Bad, bei dem die Zusammensetzung von Kühlmittel und Bad im wesentlichen übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel aus annähernd kugelförmigen Metallstücken mit Größen zwischen 12 und 60 mm besteht und einen Kugelformfaktor B mit einem Mindestwert von 0,57 aufweist.

2. Kühlmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelformfaktor einen Wert von 0,60 bis 0,65 hat.

3. Kühlmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel aus ultrakohlenstoffarmem Stahl mit einem Schüttgewicht zwischen 3,5 und 4,0 t/m³ besteht.

4. Kühlmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelformfaktor einen Wert zwischen 0,58 und 0,62 hat und daß die Größen der Metallstücke zwischen 20 und 60 mm liegen.

5. Verfahren zur Herstellung eines Stahlkühlmittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß streifen- oder stabförmiger Blechschrott mehrmals in einer Hammermühle mit einem Rost mit Vierecköffnungen von ca. 50 × 50 mm bearbeitet wird, wobei die Füllhöhe der Mühle bei der Zerkleinerung derart ist, daß mindestens 90% der Höchstleistung von den Antriebsmitteln für die Hammermühle aufgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte Material nach jedem Durchgang durch die Hammermühle zur Entfernung von Feinmaterial abgesiebt wird und daß nach dem zweiten und dritten Durchgang zur Sortierung der gewünschten Größen der Metallstücke im Bereich zwischen 12 und 60 mm gesiebt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 für die Herstellung des Kühlmittels nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß selektiertes, plattenförmiges Material mit einer Dicke zwischen 1 und 8 mm und maximalen Größen von 120 × 50 cm verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hammermühle automatisch und dosiert nachgefüllt wird, wenn die aufgenommene Leistung unter 90% der Höchstleistung der Antriebsmittel abfällt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hammermühle mit 18 Hammerköpfen je 10 Quadratmeter Trommeloberfläche pro Hammerachse verwendet und die Hammermühle bei einer Tourenzahl von ca. 600 U/min betrieben wird.