-
Verfahren zum Herstellen von Schrot aus hochschmelzendem Metall Die
Erfindung bezieht sich auf das Herstellen von Schrot aus hochschmelzendem Metall
und betrifft im besonderen das Herstellen von Eisenschrot, das als Geschoßladung
von Schrotpatronen, aber auch für andere Zwecke, z. B. Schrot zum Schälen, zum Reinigen
von Gußstücken und zum Granitschneiden, verwendet werden kann.
-
Das Verfahren zum Herstellen von Schrot aus hochschmelzendem Metall,
bei dem ein Strom des geschmölzenen Metalls in ein Kühlbad fällt, kennzeichnet sich
gemäß der Erfindung dadurch, daß das Fallen des Metalls von einem sich bewegenden
Sieb unterbrochen wird, dessen Arbeitsfläche auf mehr als der Hälfte von offenen
Zwischenräumen eingenommen ist, und daß das Sieb, ehe es in den Metallstrom gelangt,
mit einem Kühlmittel genäßt wird.
-
Dabei fällt das Metall eine Strecke von i5o bis 456 mm nach der Unterbrechung
durch das Sieb, ehe das Metall das Kühlbad erreicht, oder der Strom des Metalls
wird unterhalb der Oberfläche des Kühlbades von dem Sieb unterbrochen.
-
Handelsübliches Schrot, wie es in Schrotpatronenhülsen oder Patronen
verwendet wird; ist bisher aus Blei oder Bleilegierungen hergestellt worden, trotz
der verschiedenen Nachteile, denen das Bleischrot unterworfen ist. Dieses Schrot
wird für gewöhnlich dadurch hergestellt, daß geschmolzenes
Blei
aus den Durchbohrungen in dem Boden einer am Kopf eines Schrotturmes. vorgesehenen
Pfanne oder groben Siebes herabfällt. Während des Fallens durch die Luft hindurch
nehmen die Teilchen eine sphärische Gestalt an, verfestigen sich zu Schrot mit einem
Durchmesser, der ungefähr von der Größe der Bohrungen des groben Siebes abhängt,
und werden schließlich in einem kühlenden Mittel, z. B. Wasser, aufgefangen. Wegen
einer einmaligen Kombination von physikalischen Eigenschaften kann Blei in runde
Schrotkörner von gewünschter Größe so wirkungsvoll und wirtschaftlich durch das
beschriebene Verfahren hergestellt werden, daß es sich nicht als wirtschaftlich
tragbar erwiesen hat, Schrot aus anderen erwünschten, aber schwieriger bearbeitbaren
Metallen, z. B. Eisen, herzustellen.
-
Im allgemeinen kann Eisenschrot durch zwei Verfahren hergestellt werden,
nämlich durch das Verfahren, Tröpfen aus geschmolzenem Metall zu bilden und die
Tropfen in ein Kühlbad fallen zu lassen, und durch das Gießverfahren. Zur Massenherstellung
von Schrotgrößen, wie sie in Schrotgeschossen verwendet werden, verbietet sich die
Gießtechnik durch ihre Kostspieligkeit. Verschiedenartige Tropfenbildungsverfahren,
einschließlich der Unterteilung eines fallenden Stromes aus geschmolzenem Metall
mittels eines Schlägers, das Zerstäubungsverfahren und das Verfahren unter Verwendung
eines gelochten Tiegels -sind bei der versuchten Herstellung von Eisenkügelchen
oder -Schrot bisher angewendet worden. Die auf diese Weise hergestellten Teilchen
bestehen aus Kugeln, Sphäroiden, Scheiben, Hanteln und pulverförmigen Teilen oder
selbst unregelmäßig geformten Teilchen mit wenig Gleichförmigkeit in der Größe.
Manchmal werden nur 15% des Schrotes, das durch Zerstäubung hergestellt war, als
für Munition verwendbar befunden. Bei früheren Verfahren zur Herstellung von eisernem
Schrot,- bei denen ein gelochter Teil oder eine Tropfenpfanne verwendet wurde,-
umdas geschmolzene Metall zu teilen, ergab sich, daß Öffnungen dieses Teiles sehr
schnell zernagt oder ausgewaschen wurden, so daß eine nachteilige Änderung in der
Größe des durchströmenden Stromes die Folge war. Ungleich dem Brauch bei- der Herstellung
von Bleischrot kann die Größe der öffhungen in einer Tropfpfanne nicht zur Regelung
der Größe des aus Eisen gebildeten Schrotes herangezogen werden, da das Eisen das
die Öffnung umgebende Material benetzt.
-
Ein Hauptziel der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens
und die Schaffung einer. Vorrichtung zur Herstellung von Eisenschrot. .
-
Ein anderes Ziel ist die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung
zur Herstellung von Eisenschrot in großem Maßstäbe, wobei ein großer Mengenanteil
des Schrotes von verwendbarer Größe ist. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer
Vorrichtung zur Herstellung von Eisenschrot guten kugeligen Umrisses: Andere Ziele
und Vorteile ergeben sich aus der weiteren Beschreibung und aus den Zeichnungen.
In den Zeichnungen ist Fig. i eine schematische Ansicht, teilweise im (Querschnitt;
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Ansicht,
teilweise im Schnitt, einer abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig.
i, Fig. 3 eine Draufsicht des in der Vorrichtung verwendeten Siebes, und Fig. 4
ist ein Teilschnitt des in Fig. 3 dargestellten Siebes.
-
Gemäß der Erfindung wird Eisenschrot von günstiger Regelmäßigkeit
der Form und hoher Gleichmäßigkeit in der Größe dadurch erzeugt, daß in die Fallbahn
eines Stromes aus geschmolzenem Metall ein sich bewegendes Sieb eingeschaltet ist,
dessen Arbeitsfläche wesentlich mehr offene Zwischenräume als feste Siehteile aufweist.
Vorzugsweise nehmen die Öffnungen in dem Sieb wenigstens 65'/o der Gesamtarheitsfläche
des Siebes ein. Unter dem Ausdruck »Arbeitsfläche« ist der Abschnitt des Siebes
zu verstehen, der beim normalen Betrieb in die Bahn des fallenden, geschmolzenen
Metalls eingeschaltet ist. Das geschmolzene Metall kann aus einem Schöpflöffel,
Ofen oder Tiegel, die in einem Abstand oberhalb des Siebes liegen, herabtropfen.
-
Nachdem der Strom aus geschmolzenem Metall durch das Sieb hindurchgegangen
ist, ist er in Teilchen unterteilt, die das gewünschte Volumen haben. Die Teilchen
fallen dann weiter in ein kühlendes Bad, durch das sie bei ihrem weiteren Sinken
ihre endgültige, nahezu sphärische Form annehmen und sich dann ablagern. Das kühlende
Bad kann in Form eines Sprühstrahles oder eines Vorrates an Wasser oder irgendeiner
anderen Kühlflüssigkeit mit oder ohne Oxydationsschutzmittel verwendet werden und
sollte auf oder etwas oberhalb Raumtemperatur liegen. Oberhalb a7° C
nimmt
die Kugelform des Schrotes um etwa 5 % für je ii° C ab, jedoch geben. Badtemperaturen
bis nahe zum Erstarrungspunkt zufriedenstellende Ergebnisse.
-
Der Werkstoff, aus dem das Sieb hergestellt ist, ist vorzugsweise
saugfähig oder mit einer saugfähigen Decke bezogen, obwohl zufriedenstellende Erfolge
auch mit nichtsaugfähigen Sieben erzielt worden sind, wegre eine Schicht von Wasser
oder einer anderen Kühlflüssigkeit auf dem Sieb in dem Bereich, das der Strom aus
fallendem, geschmolzenem Metall durchquert, aufrechterhalten wird. Entsprechend
der Festigkeit, die notwendig ist, dem Aufschlag des geschmolzenen Metalls zu widerstehen,
können, ohne zu viel offene Fläche preiszugeben, Siebe aus Textilstoff verwendet
werden. Saugfähige Siebe, die aus anderen Fasern, z. B. Ramie, synthetischen Faserstoffen,
Asbest u. dgl., hergestellt sind, können ebenfalls verwendet werden. Draht oder
Kunstfäden, die mit saugfähigem Material überzogen sind, arbeiten ebenfalls zufriedenstellend.
-
Die Bewegungsrichtung des Siebes kann innerhalb weiter Grenzen geändert
werden. Befriedigende Ergebnisse wurden erzielt mit Sieben, die
in
einer Ebene innerhalb q.5° plus oder minus zur Waagerechten oder in der Waagerechten
selbst umlaufen.
-
Bei der Herstellung von Schrot gemäß der Erfindung kann entweder die
in Fig. i oder die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung verwendet werden, die allgemein
besteht aus einer Zuführvorrichtung, z. B. einem Gießlöffel, der induktiv beheizt
sein kann, oder aus einem durchlochten Tiegel oder Gießtopf, aus einem, ständig
gekühlten Sieb der vorstehend beschriebenen Art zur Unterteilung des geschmolzenen
Metallstromes in geschmolzenes Schrot und aus einer Vorrichtung zum Kühlen und Sammeln
des Schrotes. Beim Fallen aus dem Schmelzofen zerteilt sich der Strom aus geschmolzenem
Metall unter dem Einfluß der Oberflächenspannung in Kügelchen. Die Kügelchen werden
beim Auftreffen auf das Sieb weiter zerteilt, aus dem sie in Bananenform austreten.
Die Oberflächenspannung wirkt auf diese Form winziger Bananen so ein, daß diese
vor dem Erhärten in Kugeln oder in der Kugel angenäherte Formen unterteilt werden.
-
Die zur Schrotherstellung dienende Vorrichtung nach Fig. r enthält
eine Einrichtung, z. B. den Gießlöffel r mit einer Lippe 2, um geschmolzenes Metall
abtropfen zu lassen. In einer waagerechten oder geneigten Ebene liegt unterhalb
der Lippe 2, ein umlaufendes, mit kleinen Löchern versehenes Sieb 3, das ein Tuch-
oder Metallsieb offener «\#,Tebart und zweckentsprechender Maschengröße sein kann.
Das Sieb 3 kann die in Fig. 3 dargestellte Form haben und ein kreisringförmiges
Sieb sein, dessen Einzeldrähte mit Baumwolle überzogen sind, Es können auch Baumwollsiebe
oder lackierte, emaillierte oder anderweitig thermisch isolierte Drahtsiebe verwendet
werden. Das Sieb kann enne Öffnung q. besitzen, damit es zwecks Umlaufes in der
Mitte gelagert -werden kann. Das auf dem Ende der senkrechten Welle, z. B. durch
Unterlegscheiben und Muttern 6, befestigte Sieb wird, z. B. mittels eines Elektromotors
7 über die Welle 5 in Umlauf gesetzt. Ein Ring 8 kann vorgesehen sein, um das Sieb
straff zu halten. Unterhalb des Siebes 3 liegt ein Gefäß 1o mit einer Kühlflüssigkeit
r r, z. B. Wasser oder einem anderen Kühlmittel, und zwar von solcher Tiefe, daß
das auf dem Sieb gebildete und durch das Sieb hindurchfallende Schrot 12 aufgenommen
und verfestigt wird. Damit der Teil 3 dauernd gekühlt wird, wird die Baumwolldecke
des Siebes zu allen Zeiten gut naß gehalten. Zu diesem Zweck ist ein in eine Düse
1q. endendes Rohr 13 so aufgestellt, daß die für die Unterteilung des fallenden
Metalls verwendete Abschnittsbreite des mit Baumwolle überzogenen Siebes abwechselnd
zuerst dem aus der Düse 1q. austretenden Strom von Kühlflüssigkeit und dann dem
Strom aus geschmolzenem Metall ausgesetzt wird, so daß das Sieb beim Auftreffen
des Metalls naß ist. Das Wasser wird beim Auftreffen des heißen Metalls verdampft,
so daß sich auf diese Weise eine isolierende Schicht aus Frischdampf zwischen dem
geschmolzenen Metall und dem Sieb bildet. Bei der in Fig.2 dargestellten abgeänderten
Durchführungsform der Vorrichtung liegt das dem Sieb 3 der vorerwähnten Ausführung
entsprechende Sieb 23 unterhalb der Oberfläche des im Behälter io befindlichen Kühlmittels.
Die anderen Teile sind identisch mit den vorher beschriebenen Teilen, mit der Ausnahme,
daß das Wasserzuführrohr 13 und seine Düse 14 weggelassen sind.
-
Bei der Herstellung von Eisenschrot für Schrotgeschoßhülsen ist es
erwünscht, einen möglichst hohen Anteil innerhalb des Größenbereiches von 4375 bis
3,75 mm Durchmesser zu erhalten. Durch das Verfahi#en nach der Erfindung werden
vorteilhafte Anteile richtig geformten Schrotes innerhalb des erwähnten Größenbereiches
erzeugt. Wird beispielsweise die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung mit dem 6 mm
unter der Oberfläche des Kühlbades liegenden Sieb verwendet, so ergibt ein geschmolzenes
Eisen, das bei einer Temperatur von 170o° C durch eine Luftatmosphäre aus einer
Höhe von etwa 450 mm auf das Sieb 23 aufgegossen wird, eine Ausbeute von 70 °/a
des Gießmetalls innerhalb des oben angegebenen Bereiches und von guter Kugelform.
Bei dieser Durchführung besteht das Sieb aus mit Baumwolle überzogenen Drähten und
-hat 1o Maschen auf 25 mm (Maschengröße 1,925 mm2, Drahtdurchmesser 0,425 mm) u.rd
wird mit einer Lineargeschwindigkeit, gemessen am mittleren Radius der Auftreffstelle,
von q.80 mm/sec bewegt. Die aufgegossene Menge liegt zwischen ioo und 15o g/sec.
-
Bei einer beispielsweisen Durchführung, bei der die in Fig. i dargestellte
Vorrichtung mit einem 7-Maschen-Tuchsieb Verwendung findet, das um eine 26° von
der Senkrechten geneigt stehende Achse gedreht wird, ergibt sich eine 8oo/oige Ausbeute
guter Kugelform innerhalb des vorerwähnten Bereiches. In diesem Falle ist der Abstand
zwischen der Tiegellippe und dem Sieb (Auftreffstelle) 200 mm, und es beträgt der
Abstand zwischen dem Sieb und der Oberfläche des Kühlbades 750 mm. Das Eisen
wird in einer Menge von 157 9/sec und bei einer Temperatur von 170o° C aufgegossen.
Das Sieb wird mit einer Geschwindigkeit von 96o mm/sec, gemessen am Mittelradius
der Auftreffstelle, bewegt.
-
Wenn unter Beibehaltung der übrigen Daten des letztgenannten Beispiels
der Abstand zwischen Sieb und Kühlbad auf 15o mm vermindert und die Aufgußmenge
auf r44 g/sec verkleinert wird, ist die Ausbeute 80%, jedoch erhöht sich die Durchschnittsgröße
des erhaltenen Schrotes. Versuche ergaben, daß bei Erhöhung des Abstandes zwischen
dem Sieb und der Oberfläche des Kühlbades, wenn die anderen Bedingungen die gleichen
bleiben, die Durchschnittsgröße des erhaltenen Schrotes- abnahm, die Kugelform -jedoch
besser wurde. Liegt das Sieb weniger als etwa i50 mm oberhalb der Oberfläche des
Kühlbades, so sind sowohl hinsichtlic4 der guten Form als auch der Gleichmäßigkeit
der 'Größe die Ergebnisse weniger_ zufriedenstellend. In ähnlicher Weise ergibt
die Erhöhung des Abstandes zwischen dem Gießlöffel- und dem Sieb eine
Abnahme
der Durchschnittsgröße des Schrotes, jedoch muß dieser Abstand immer so klein sein,
daß das Metall beim Auftreffen auf das Sieb noch flüssig ist.
-
Durch Verringern der Neigung des Siebes auf i5°, Anwendung oder Anordnung
eines Zwischenraumes von 6oo mm zwischen dem Sieb und dem Kühlbad und Beibehaltung
der anderen Faktoren im wesentlichen wie in dem vorstehenden Abschnitt dargelegt,
war die Ausbeute 8 1 % bei verringerter Durchschnittsgröße des Schrotes.
-
Außer den in den oben gegebenen Beispielen aufgeführten Ausbeuten
fielen merkbare Mengen von Schrot guter Kugelform an, dessen Größe jedoch außerhalb
des Bereichs von 1,375 bis 3,75 mm Durchmesser lag. Dieses Schrot war für andere
Zwecke als zur Verwendung in Schrotpatronen geeignet.
-
Für Schrotpatronen, aber nicht für einige andere Zwecke, wird Eisen
verwendet, das möglichst rein und verhältnismäßig frei von Kohlenstoff ist. _Umdie
Schrotbildung aus solchem Eisen zu erleichtern, wird dessen Temperatur vorzugsweise
auf oberhalb 154o° C erhöht, ehe es aus dem Gießlöffel ausgegossen wird. Die Ausgießmenge
wird so bemessen, daß die Konzentration der Kügelchen unterhalb des Siebes klein
genug ist, daß die Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen den Kügelchen unter
Bildung von Hantelformen gering ist.
-
Im allgemeinen gilt, daß je größer das Verhältnis von offener Fläche
zu festen Siebteilen des Arbeitsabschnittes des Siebes ist, desto höher die Ausbeute
an Schrot guter Kugelform ist.
-
Die Tiefe der in dem Behälter io befindlichen Flüssigkeit beträgt
75o mm oder mehr und ist in jedem Falle genügend groß, um die Metallkügelchen zu
verfestigen, ehe ihr Fallen durch den Boden oder durch das auf dem Boden befindliche
andere Schrot aufgehalten wird.
-
In der Ausführung nach Fig. i, in der das Sieb oberhalb der Oberfläche
des Kühlbades liegt, muß die Kühlflüssigkeit mit einer Geschwindigkeit zugeführt
werden, die genügt, das saugfähige Sieb getränkt oder -gesättigt zu halten. Wird
ein saugfähiges. Sieb verwendet, so ist die Bewegungsgeschwindigkeit nicht von großer
Bedeutung, sondern das Sieb wird nur so bewegt, daß die dem geschmolzenen Eisen
an jedem Zeitpunkt dargebotene Fläche kühl und naß ist.
-
Obwohl die Erfindung mit besonderem Bezug auf die Herstellung von
Eisenschrot zur Verwendung in Munitionsgeschossen beschrieben worden ist, können
selbstverständlich die Vorrichtungen und das Verfahren auch für andere hochschmelzende
Metalle und zur Herstellung von Schrot für andere Zwecke verwendet werden. Jedes
andere Metall erfordert, ebenso wie das günstigste Größenverhältnis des Schrotes,
eine bestimmte Abstimmung der verschiedenen Bedingungen aufeinander.
-
Die vorstehende Beschreibung macht die Erfindung leicht verständlich
und läßt erkennen, daß die Ziele der Erfindung erreicht werden. Obwohl verschiedene
Beispiele für Darstellungszwecke gegeben worden sind, ist selbstverständlich, daß
die Erfindung nicht auf die wiedergegebenen Einzelheiten beschränkt ist.