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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallpulver aus metallischen Schmelzen, wobei ein aus einem Düsenkörper eines metallurgischen Gefässes austretender Schmelzenstrom in einer Verdüsungskammer durch Gasstrahlen in Tröpfchen zerteilt und diese zu im wesentlichen kugelförmigen Pulverkörnern erstarren gelassen werden.
Weiters umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallpulver aus metallischen Schmelzen bestehend im wesentlichen aus einer Verdüsungskammer, in welche aus einem metallurgischen Gefäss mittels eines Schmelzendüsenkörpers ein Metallschmelzenstrom einleitbar bzw. eintragbar ist, einer in dieser Kammer eintragseitig angeordneten Desintegrationseinheit, mit Gasdüsen zur Beaufschlagung des Schmelzenstromes durch Gasstrahlen zu dessen Zerteilung zu Tröpfchen, einem austragseitig vorgesehenen Erstarrungsraum zur Kühlung der Tröpfchen und Ausbildung von Pulverkörnern, sowie nachgeordnete Pulververarbeitungseinrichtungen.
Gasverdüste Metallpulver werden in der Werkstoff- und Oberflächentechnik auf Grund der steigenden Güteanforderungen an die Erzeugnisse in zunehmendem Masse verwendet. Die Art der Verwendung bestimmt dabei eine vorteilhafte Pulverkorngrösse und eine dergleichen Korngrössenverteilung, das ist der jeweilige Anteil an Pulverkörnern mit einem bestimmten Durchmesser in einem Durchmesserbereich. Für ein Flammspritzen zur Oberflächenbeschichtung von Gegenständen ist beispielsweise eine Verwendung eines sogenannten Monokorn-Pulvers verfahrenstechnisch günstig und wirtschaftlich. Bei einer Herstellung heissisostatisch aus Metallpulver gepressten Teilen hingegen soll dieses Pulver vorteilhaft eine hohe Schüttdichte besitzen und somit eine entsprechende Korngrössenverteilung aufweisen.
Eine Herstellung von gasverdüstem Metallpulver erfolgt im wesentlichen derart, dass ein flüssiger Metallstrom mit Gas, vorzugsweise Inertgas oder Edelgas, welches eine hohe Strömungsgeschwindigkeit bzw. Bewegungsenergie aufweist, beaufschlagt wird. Die Gasbeaufschlagung bewirkt ein Zerteilen des Metallstromes in feine Tröpfchen, welche in der Folge sphäroidisch zu Körnern erstarren. Neben der Temperatur, der Viskosität und der Oberflächenspannung des flüssigen Metalles ist insbesondere die Beschleunigung der Schmelze durch den Gasstrahl bzw. sind die dabei wirkenden Kräfte (Powder Production and Spray Forming, Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials- 1992, Volume 1, Metal Powder Industries Federation, Pnnceton, N.
J., Page 137 - 150, Partide size prediction in an atomization system; Claes Tornberg) für die Grösse und die Grössenverteilung der gebildeten Pulverkörner massgebend.
Wird ein frei fallender Metallstrom in einer Verdüsungskammer mit mindestens einem Gasstrahl beaufschlagt, was ein betriebssicheres Verfahren darstellen kann, so ist die erreichbare Pulverkorngrösse betreffend den Hauptteil der Fraktion nach unten begrenzt, weil im Bereich zwischen der Gasdüse und dem Metallstrom ein hoher Anteil der Gasstrahlenergie abgebaut wird Durch Aussieben der Grobanteile kann zwar zur Steigerung der Güte des Erzeugnisses die gewünschte Korngrösse des Metallpulvers eingestellt werden, jedoch ist damit ein gennges Ausbringen bzw eine niedrige Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung verbunden
Um die Güte der aus oder mit Metallpulver hergestellten Erzeugnisse und insbesondere die Wirtschaftlichkeit zu verbessern, war es seit langem Ziel, ein Verfahren zu finden, welches es ermöglicht,
ein sphäroidisches metallisches Pulver mit grossem Feinkornanteil und mit hohem Ausbringen zu erstellen.
Erfolgt eine Zerteilung des vergleichsweise dicken Schmelzenstromes nicht unmittelbar, sondern wird dieser vorerst ausgeflacht, so ist die Wirkung des das Flüssigmetall beaufschlagenden Gasstrahles intensiviert und es werden feinere Tröpfchen gebildet, die vor der Erstarrung auf Grund der Oberflächenspannung eine kugelige Form annehmen. Die Durchmesserverkleinerung der Pulverpartikel ist, wie vorher dargelegt, wesentlich davon abhängig, wie hoch die Schmelze beschleunigt wird.
Es sind Gasverdüsungsverfahren für Metallschmelzen bekannt, bei welchen das Flüssigmetall unmittelbar nach dessen Austritt aus dem Düsenkörper des metallurgischen Gefässes mit einem oder mehreren Gasstrahlen aus direkt am Austritt angeordneten Düsen zerteilt wird Weil dabei das Gas einerseits am Austritt eine hohe Geschwindigkeit besitzt, andererseits der hohen Tempe- ratureinwirkung wegen sich rasch ausdehnt und in Richtung der Strahlmitte an Wirkung verliert, wird eine äusserst breite Metallpulverfraktion mit Grob- und Feinanteilen gebildet
Um obigen Nachteil zu vermeiden, wurde gemäss US 2 968 062 vorgeschlagen, eine Einrich- tung mit einer sich nach aussen erweiternden Schmelzendüse zu verwenden und konzentrisch um
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diese Düse den Gaszuführungskanal kegelförmig auszubilden.
Der Gasstrahl bewirkt dabei zentrisch einen Unterdruck, der die Schmelze zum Rand der sich erweiternden Austrittsöffnung fliessen lässt, wo dieser dünne Schmelzenfilm vom Gasstrahl erfasst und wirksam zerteilt und beschleunigt wird. Mit derartigen Vorrichtungen können zwar sehr feinkörnige Pulver hergestellt werden, nachteilig ist jedoch deren Störanfälligkeit und die geringe verarbeitbare Schmelzengrösse.
Zur Verbesserung der Funktionssicherheit der Verdüsungseinrichtung erfolgte gemäss US 4 272 463 der Vorschlag, den Schmelzenstrom aus dem Schmelzendüsenkörper freifallend austreten zu lassen und nach einer Fallstrecke mit Gasstrahlen zu beaufschlagen. Trotz des Einsatzes von Düsen, die Gasstrahlen mit Überschallgeschwindigkeit bilden, konnte damit keine für die Ausformung von Pulverkörnern mit geringem Durchmesser ausreichende Beschleunigung der Schmelze erreicht werden.
Es wurde schon versucht, geringe Düsenabstände anzuwenden, um die Beschleunigungswirkung des auf den freifallenden Metallstrom gerichteten Gasstrahlen zu erhöhen. Im Bereich der Düse werden jedoch durch den Sog des austretenden Gasstrahles bzw. auf Grund der Ejektorwirkung Gaswirbelströme induziert, die bei geringem Düsenabstand vom Zerteilungsort des Metallstromes Tröpfchen mitführen bzw. rückführen können, welche sich letztlich am Düsenkörper anlegen und destabilisierend auf das Verfahren wirken. Aus diesen Gründen ist ein Mindest-Düsenabstand vorzusehen, wodurch jedoch die Wirksamkeit des Gasstrahles im Hinblick auf eine Schmelzenzerteilung zu kleinen Tröpfchen überproportional verringert wird.
Beispielsweise reduziert sich bei einem Gasstrom, der mit Überschallgeschwindigkeit aus einer Lavaldüse austritt, in einem Abstand von 30mal den Düsendurchmesser, dessen Kraftwirkung auf ca. die Hälfte.
Aus der SE-AS-421758 ist eine Vorrichtung zur Metallpulverherstellung bekannt geworden, in welcher zur Zerteilung des Schmelzenstromes in der Verdüsungskammer zwei Gasstrahlen zur Anwendung kommen. Dabei erfolgt eine Beaufschlagung des freifallend eingebrachten Schmelzenstromes durch einen ersten Gasstrahl mit einem Winkel von ca. 20 , welcher zu einem Aufbrechen und Ablenken des Stromes führt, wonach dieser vertikal von einem zweiten Gasstrahl mit hoher Intensität zu Metalltröpfchen zerteilt wird. Bei dieser Vorgangsweise ist zwar ein Anhaften von Metalltröpfchen an den Gasdüsenteilen vermieden, der grosse Abstand der zweiten Düse vom Zerteilungsort der Schmelze bewirkt jedoch eine breite Korngrössenverteilung mit geringen Anteilen an feinem Pulver.
Ein Verfahren zur Beaufschlagung eines vertikalen Metallstromes durch einen horizontalen Gasstrahl wurde gemäss US-4 382 903 vorgeschlagen, wobei ein vorteilhaft geringer Düsenabstand Anwendung findet. Zur Verhinderung des Anhaftens von Metalltröpfchen an dem Düsenkörper wird dabei ein Hilfsgasstrahl im Düsenbereich, schräg auf den Zerteilungsort gerichtet, ausgebildet. Die Zerteilung des kompakten Schmelzenstromes erfolgt dabei fast ausschliesslich mittels des horizontal gerichteten Hauptgasstrahles, so dass das Ausbringen an feinkörnigem Pulver gering ist.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Metallpulver durch Beaufschlagung eines Schmelzenstromes mit horizontalen Gasstrahlen ist in der WO 89/05197 offenbart. Diesem Verfahren entsprechend werden zwei flache, mit der Schmalseite im wesentlichen senkrecht ausgerichtete
Gasstrahlen im spitzen Winkel zueinander ausgerichtet und der Schmelzenstrom im Bereich des Aufeinandertreffens der Strahlen derart eingeleitet, dass vorerst der Oberflächenbereich und in der
Folge die weiteren Teilbereiche des Metallstromes von den Gasstrahlen beaufschlagt werden
Durch den vergrösserten Zerteilungsbereich bzw. durch die Längserstreckung, in der die Zerteilung des Flüssigmetalles erfolgt, ist die spezifische Krafteinwirkung auf das Flüssigmetall gross, die
Energie der Gasstrahlen jedoch durch die Schallgeschwindigkeitsgrenze beschränkt.
Ein derartig hergestelltes Metallpulver besitzt einen engen Korndurchmesserbereich, die feinen und groben
Partikel sind nur in geringer Menge vertreten, so dass dieses in Richtung Monokorn ausgebildete
Pulver für einige Anwendungen, der geringen Schüttdichte wegen, Nachteile aufweist.
Alle wirtschaftlichen Verfahren zur Herstellung von Metallpulver aus Schmelzen und die dafür verwendbaren Einrichtungen haben die Nachteile gemeinsam, dass der Feinpulveranteil zu gering und/oder die Korngrössenverteilung ungünstig für eine ökonomische Weiterverarbeitung zu hoch- wertigen Erzeugnissen ist bzw. sind.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und setzt sich zum Ziel, ein Herstellverfahren für Metall- pulver aus Schmelzen anzugeben, mit welchem bei hohem Feinanteil und Vermeidungen ungün-
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stiger Grobpartikel eine in Grenzen gewünschte breite Korngrössenverteilung des Pulvers wirtschaftlich erreichbar ist Weiters ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher in günstiger Weise Metallpulver in einer Fraktion bzw. mit einer Korngrössenverteilung herstellbar ist, mit welcher dieses, beispielsweise eine hohe Schüttdichte aufweisend, gegebenenfalls durch heissisostatisches Pressen (HIPen), zu besonders hochwertigen Erzeugnissen weiterverarbeitet werden kann.
Dieses Ziel ist bei einem gattungsgemässen Verfahren dadurch erreichbar, dass der aus dem Schmelzendüsenkörper im wesentlichen vertikal austretende Schmelzenstrom durch mindestens drei aufeinander folgende Gasstrahlen mit jeweils verschiedenen Richtungen zumindest teilweise beaufschlagt wird und die hochenergetische Zerteilung desselben in kleine Tröpfchen durch den letzten Gasstrom erfolgt.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Desintegrationseinheit mindestens drei Gasdüsenkörper aufweist, deren Gasstrahlen in einer Wirkfolge jeweils auf den eingebrachten Schmelzenstrom und auf den durch den jeweils vorgeordneten Gasstrahl in eine Richtung eingestellten und geformten Schmelzenstrom mit einem Winkel zwischen 5 und 170 ausrichtbar sind.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass das Flüssigmetall bei seiner Zerteilung in Tröpfchen eine hohe Beschleunigung erfährt, weil einerseits dessen Masse bezogen auf die Fläche, die letztlich durch den Gasstrahl beaufschlagt wird, gering ist und andererseits die Beaufschlagung durch einen, einen geringen Düsenabstand aufweisenden, also eine hohe Kraftwirkung ausübenden Gasstrahl erfolgt. Dabei ist jedoch erfindungswesentlich, dass der Schmelzenstrom vor der hochenergetischen Zerteilung in kleine Tröpfchen durch mindestens zwei vorgeordnete, jeweils richtungsungleiche Gasstrahlen aufbereitet wird, wobei in einem ersten Schritt eine Erhöhung der Angriffsfläche und einem zweiten Schritt eine Konditionierung der bewegten Schmelze erfolgen.
Sind synergetisch die Masse der Schmelze bezogen auf die Angriffsfläche klein und die Kraft des Gasstrahles gross, so ist die Beschleunigung hoch und es werden Partikel mit einem kleinen Durchmesser gebildet. Wissenschaftlich ausgedrückt besteht folgender Zusammenhang : Die Partikelgrösse ist annähernd gleich dem Wert aus der Quadratwurzel einer Konstanten gebrochen durch die Beschleunigung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der aus dem Schmelzendüsenkörper austretende Schmelzenstrom mittels mindestens eines ersten Gasstrahles in seiner Strömungsrichtung umgelenkt und gebreitet bzw. gedünnt und/oder zerteilt wird, worauf mindestens ein, eine gleiche Richtungskomponente aufweisender, schräg auftreffender zweiter Gasstrahl den gebreiteten und/oder geteilten Flach-Schmelzenstrom in seiner Form aufbereitet sowie eine Sogbarriere für die Düse (n) eines nachgeordneten dritten Gasstrahles auf- baut, welcher dritte Gasstrahl schräg bis nahezu gegengerichtet zum aufbereiteten Flach-Schmelzenstrom als Hochgeschwindigkeitsgasstrahl ausgebildet wird und eine Feinaufteilung bzw. Zerstäubung des Flüssigstrahles zu Tröpfchen bewerkstelligt, welche Stahltröpfchen nachfolgend erstarren gelassen werden.
Bei einem durch den ersten Gasstrahl bewirkten Umlenken und Breiten des kompakten Schmelzenstromes kann auftreffseitig eine weitgehend flache Form des Metallstromes erstellt werden, wobei die Anströmgeschwindigkeit und der Anströmwinkel des Gasstrahles von der Dicke und von der Stabilität bzw. von der Länge des freifallenden Schmelzenstromes sowie der gewünschten Dünnung bzw. Breitung abhängen. Der Anströmseite gegenüberliegend entsteht oft eine für eine letztliche Zerteilung des Flachstromes ungünstige Oberflächenform mit losgerissenen Metallpartikeln. Erfindungsgemäss wird diese, eine ungünstige Oberflächenform aufweisende Seite des Flachstromes mittels eines nachgeordneten zweiten, schräg auftreffenden Gasstrahles beaufschlagt und damit der Strom für eine wirkungsvolle Zerteilung zu Metalltröpfchen eingerichtet.
Mit diesem Gasstrahl ist auch eine Sogbarriere aufbaubar, wodurch als weiterer Vorteil keine flüssigen Partikel zum letztwirksamen Lavaldüsenkörper gelangen können, so dass diesbezüglich die Betriebssicherheit der Vorrichtung nicht beeinträchtigt ist. Es ist weiters wichtig, dass der Hochgeschwindigkeitsstrahl schräg auf den Flachschmelzenstrom gerichtet wird, weil sich dadurch eine grosse Kraftwirkung im Hinblick auf eine feine Zerteilung zu Metalltröpfchen ergibt Je grösser die Schräge zum Flachstrom, die bis nahezu bis zum Gegengerichtetsein des Gasstrahles reichen kann, ausgebildet ist, desto höher wird die Beschleunigung des Metalles und letztlich der Feinkornanteil des Metallpulvers sein.
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Sowohl für einen hohen Feinkornanteil im Pulver als auch zur Vermeidung der Bildung von Grosspartikeln, die ausgeschieden werden müssen, ist von besonderem Vorteil, wenn der Schmelzenstrom mit einem Durchmesser von 2,0 mm bis 15,0 mm mittels mindestens eines ersten Gasstrahles in seiner Strömungsrichtung um einen Winkel a zwischen 5 und 85 , vorzugsweise zwischen 15 und 30 , umgelenkt und im wesentlichen sektorförmig zu einem Schmelzen-Flachstrom gebreitet wird. Eine Umlenkung des Schmelzenstromes um weniger als 5 ist ungünstig, weil diese sprunghaft eine Vergrösserung der Bildungslänge des Flachstromes erfordert, die jedoch durch den Temperaturverlust begrenzt ist.
Eine besonders effiziente Flachstrombildung des Flüssigmetalles, wobei diese vorteilhaft sektorförmig erfolgt, wird bei einer Umlenkung desselben mit einem Winkel zwischen 15 und 30 erreicht, wobei grössere Umlenkungen als 45 eine nachteilige Zerlegung des Stromes durch den Gasstrahl bewirken können.
Im Hinblick auf einen hohen Feinkornanteil Metallpulvers, aber auch einer günstigen Korngrö- #enverteilung wegen, ist es von grossem Vorteil, wenn der sektorförmige Schmelzen-Flachstrom nach Erreichen einer durch den ersten Gasstrahl bewirkten Breite von mindestens 5mal, vorzugsweise mindestens 10mal, die freifallende Schmelzenstrombreite bzw.-dicke durch mindestens einen dritten Gasstrahl, der als Hochgeschwindigkeitsgasstrahl ausgebildet ist, mit einem Winkel y zwischen 25 und 150 , vorzugsweise zwischen 60 und 90 , umgelenkt und in einen Tröpfchenstrom zerstäubt oder zerteilt wird. Ist der Schmelzenstrom geringer als 5mal die ursprüngliche Schmelzenstromdicke gebreitet, so ist dessen Kompaktheit gross und der erstellbare Feinpulveranteil vergleichsweise gering.
Eine Breitung von grösser als 10mal den Schmelzenstromdurchmesser erbringt besonders gute Voraussetzungen für eine Zerteilung in Tröpfchen mit hohem Feinanteil, insbesondere wenn der diese bewirkende Hochgeschwindigkeitsgasstrahl mit einem Winkel zwischen 60 und 90 den Schmelzenflachstrom umlenkt. Grössere Umlenkwinkel bis 150 erhöhen den Feinkornanteil und bewirken eine Tendenz zur Monokornbildung.
Zur Aufbereitung des Metallstromes, aber insbesondere auch zur Ausbildung einer wirksamen Sogbarnere ist es günstig, wenn der Schmelzen-Flachstrom von oder im Bereich der Umlenkung oder Zerstäubung durch den dritten Hochgeschwindigkeitsstrahl durch einen, eine gleiche Richtungskomponente aufweisenden zweiten Gasstrahl, jedoch mit einem Winkel # zwischen 5 und 85 , vorzugsweise zwischen 15 und 30 , zu diesem Schmelzenstrom beaufschlagt und aufbereitet wird, wodurch Schmelzentröpfchen führende Sogwirbel des Hochgeschwindigkeitsgasstrahles verhindert werden. Durch geringere Strahlwinkel als 5 sind Sogwirbel des Hochgeschwindigkeitsgasstrahles nicht vollkommen verhinderbar, wodurch die Gefahr einer Metallablagerung am Düsenkörper und eine Instabilität des Verfahrens gegeben sind.
Grössere Beaufschlagungswinkel des zweiten Gasstrahles als 85 können den Metallstrom vor dessen Zerstäubung nachteilig deformieren und die Relativgeschwindigkeit zwischen Metallstrom und dem dritten Gasstrahl und somit die Beschleunigung des Metalles nachteilig verringern.
Die mit der gattungsgemässen Vorrichtung erzielbaren Vorteile der Erfindung sind im wesentlichen darin zu sehen, dass durch eine Anordnung von mindestens drei Gasdüsenkörpern in einer Desintegrationseinheit der Schmelzenstrom in drei Bereichen durch Gasstrahlen jeweils beaufschlagbar und dadurch ausformbar sowie bearbeitbar ist, wobei der Winkel der Gasstrahlen auf den Schmelzenstrom günstigerweise jeweils zwischen 5 bis 170 liegt und der letzte Gasstrahl als Hochgeschwindigkeitsgasstrahl ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der erste Gasdüsenkörper derart angeordnet, dass der durch diesen gebildete erste Gasstrahl, eine gleiche Richtungskomponente aufweisend, mit dem Winkel a' zwischen 5 und 85 , vorzugsweise mit einem Winkel α' zwischen 15 und 30 auf den Schmelzenstrom genchtet ist und dass die Länge des freifallenden Schmelzen- stromes gleich dem Längenmass : der Gasdüse vom Auftreffpunkt des Gasstrahles auf den Schmelzenstrom, vermehrt oder vermindert um einen Wert, der höchstens das 10-fache des Durchmessers des Schmelzenstromes beträgt, ist.
Dabei ist der Winkel der Ausrichtung des Gasstrahles auf den Schmelzenstrom für eine Dünnung und sektorförmige Breitung desselben wichtig, wobei die Länge des freifallenden Schmelzenstromes für dessen Stabilität bei der Umlenkung und der Umformung in einen Flachstrom sowie die dabei erreichbare Form von grosser Bedeutung sind.
Um besonders bevorzugte Zerstaubungsbedingungen für das Flüssigmetall erstellen zu können, ist es wichtig, wenn der zweite Dusenkörper derart angeordnet ist, dass der in der Wirkfolge zweite Gasstrahl auf den durch den vorgeordneten ersten Gasstrahl gebreiteten und gedunnten
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Flachschmelzenstrom mit einer gleiche Strömungsrichtungskomponente mit einem Winkel 8 zwischen 5 und 85 , vorzugsweise mit einem Winkel 5 zwischen 15 und 30 gerichtet ist und dass der Auftreffpunkt dieses zweiten Gasstrahles im Bereich des oder vor dem Umlenk-, Auftreff oder Zerstäubungspunkt des nachgeordneten dritten Gasstrahles liegt. Der Winkel zwischen zweitem Gasstrahl und Flachschmelzenstrom sowie dessen Auftreffpunkt auf dem Schmelzenstrom sind von zweifacher Bedeutung.
Einerseits ist dabei die Kondition des unmittelbar nachfolgend der Zerteilung unterworfenen Flachstromes günstig einstellbar, andererseits hat eine Unterbindung einer Ausbildung von Sogwirbeln durch Ejektorwirkung der Hochgeschwindigkeitsdüse wirkungsvoll zu erfolgen. Die erfindungsgemässe Wahl der Winkelbereiche, insbesondere im bevorzugten Ausmass, erfüllt diese Anforderungen.
Wenn gemäss einer besonders günstigen Ausgestaltungsform der dritte Düsenkörper derart angeordnet ist, dass ein als Hochgeschwindigkeitsgasstrahl ausgebildeter dritter bzw. in der Wirkfolge letzter Gasstrahl mit einem Winkel y' zwischen 25 und 150 , vorzugsweise von grösser als 60 auf den Flachschmelzenstrom gerichtet ist und dass der Abstand zwischen der (den) Gasdüse (n) und dem Umlenk-, Auftreff oder Zerstäubungspunkt geringer ist als der 20-fache Wert des Gasdüsendurchmessers, wird eine hohe Leistungsfähigkeit der Einrichtung mit vorzüglicher Pulvergüte erreicht, weil für eine Zerteilung des Metalles in Tröpfchen eine hohe Kraftwirkung bzw. Beschleunigung einsetzbar ist. Dabei steigt die Kraftwirkung bzw. Beschleunigung mit grösser werdendem Winkel, womit insgesamt feinere Pulverfraktionen erstellbar sind.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zumindest der dritte bzw. in der Wirkfolge der letzte Düsenkörper zur Erstellung mindestens eines Überschall-Gasstrahles ausgebildet ist.
In der Weiterbildung der Erfindung können gunstige Zerteilungsbedingungen für den Flachschmelzenstrom geschaffen werden, wenn dem letzten zur Ausbildung eines Hochgeschwindig- keitsgasstrahles nutzbaren Gasdüsenkörper mehr als zwei Gasdüsenkörper zur Erstellung von auf den Schmelzenstrom einrichtbaren Gasstrahlen vorgeordnet sind.
Vorteilhaft gute Einstellmöglichkeiten für eine gewünschte Metallpulverfraktion sind gegeben, wenn die Gasstrahlen jeweils in deren Richtung und deren Intensität einstellbar sind
Wenn, gemäss einer weiteren Vanante als gunstig vorgesehen, zumindest ein Gasstrahl als Flachstrahl oder Vielfachstrahl durch die Anordnung von mehreren nebeneinander und/oder insbesondere zwischenliegend ubereinander positionierte Dusen ausgebildet ist, kann die verfügbare Gasstrahlbreite zur Beaufschlagung des Schmelzenstromes vergrössert sein
Letztlich kann es auch von Vorteil sein, wenn die durch die Gasstrahlen bestimmte Ebene von der Vertikalen abweichend ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine Desintegrationseinheit schematisch
Fig. 2a einen Verlauf eines Schmelzenstromes bei einer Beaufschlagung desselben durch Gasstrahlen schematisch in Ansicht
Fig. 2b einen Verlauf des Schmelzenstromes von Fig. 2a in einer um 90 gedrehten Ansicht.
In Fig. 1 ist schematisch eine Desintegrationseinheit mit drei Düsen im Eintragbereich einer Verdüsungskammer schematisch dargestellt. Aus einem metallurgischen Gefäss G erfolgt mittels eines Schmelzendüsenkörpers D ein Eintrag von Metall unter Formung eines Schmelzenstromes S, der über eine Wegstrecke Ls im wesentlichen senkrecht freifallend ausgebildet ist. Durch eine erste Gasdüse A wird ein erster Gasstrahl 1 gebildet, der in einem Abstand LA den Schmelzenstrom S im Bereich 11mit einer gleichen Richtungskomponente, jedoch mit einem Winkel a' beaufschlagt.
Durch diese Beaufschlagung mit einem ersten Gasstrahl 1 erfolgen im Bereich des Auftreffpunktes 11 beginnend eine Umlenkung bzw. eine Fhessrichtungsänderung des kompakten Schmelzenstromes S und dessen Dünnung und Breitung unter Ausformung eines Flachschmelzenstromes FS
Mittels einer Düse B wird ein zweiter Gasstrahl 2 erstellt, welcher den Metallschmelzenstrom
FS nach einer Breitungsstrecke desselben in einem Auftreffpunkt 21 mit einer gleichen Richtungs- komponente, jedoch mit einem Winkel beaufschlagt.
Eine Gasdüse C, die vorzugsweise als Lavaldüse ausgebildet ist, erstellt einen Gasstrahl 3, welcher den Flachschmelzenstrom FS in einem Abstand Lc zur Duse C in einem Umlenk,- Auftreff-
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oder Zerstäubungspunkt 31 unter einem Winkel y' beaufschlagt und in der Folge dessen Zerteilung in einen Metallpartikelstrom P bewirkt Die Beaufschlagung des Flachschmelzenstromes FS durch den Gasstrahl 3 kann schräg bis teilweise gegengerichtet erfolgen.
Es können auch mehr als drei unterschiedlich ausgerichtete Gasstrahlen und/oder mehrere Gasstrahlen in einer jeweils vorgesehenen Richtung erfindungsgemäss vorgesehen sein.
Fig. 2a und 2b zeigen einen Schmelzenstrom S jeweils in Ansicht aus zwei um 90 versetzten Richtungen (Aufriss und Kreuzriss) schematisch. Aus einem Schmelzendüsenkörper D erfolgt im wesentlichen vertikal ein Eintrag eines Schmelzenstromes S in eine Desintegrationseinheit einer Verdüsungskammer. Der Schmelzenstrom S mit einem Durchmesser S1 wird nach einer Freifallstrecke in einem Auftreffpunkt 11 von einem Gasstrahl 1 beaufschlagt und dadurch, wie aus Fig. 2b zu ersehen ist, mit einem Winkel a umgelenkt und gedünnt sowie, wie in Fig. 2a dargestellt ist, zu einem Flachstrom FS gebreitet. Nach einem Erlangen einer Breite S2 erfolgt eine Beaufschlagung des Flachschmelzenstromes FS durch einen Hochleistungsgasstrahl 3 in einem Umlenk-, Auftreff- oder Zerstäubungspunkt 31, welcher Strahl eine Ausbildung eines Metallpartikelstromes P bewirkt.
Im Bereich des Zerstäubungspunktes 31 oder vorgeordnet wird der Flachschmelzenstrom FS mit einem Gasstrahl 2, der in einem Punkt 21 am Flachstrom FS auftrifft, beaufschlagt und geformt, wobei auch eine Strömungsrichtungsänderung des Metallstromes bewirkt werden kann.
Erfindungsgemäss kann es auch möglich sein, dass durch mindestens drei Gasstrahlen, die eine richtungsgleiche Komponente aufweisen, ein Schmelzenstrom in einer Folge beaufschlagt und zu einem Metallpartikelstrom zerteilt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Metallpulver aus metallischen Schmelzen, wobei ein aus einem Düsenkörper eines metallurgischen Gefässes (G) austretender Schmelzenstrom in einer Verdüsungskammer durch Gasstrahlen in Tröpfchen zerteilt und diese zu im wesent- lichen kugelförmigen Pulverkörnern erstarren gelassen werden, dadurch gekennzeich- net, dass der aus dem Schmelzendüsenkörper (D) im wesentlichen vertikal austretende
Schmelzenstrom (S) zur Aufbereitung und anschliessenden Zerteilung in Tröpfchen durch mindestens drei aufeinanderfolgende Gasstrahlen (1,2,3) mit jeweils verschiedenen Rich- tungen zumindest teilweise beaufschlagt wird und die hochenergetische Zerteilung dessel- ben in kleine Tröpfchen durch den letzten Gasstrom (3) erfolgt.