AT523012A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines metallpulvers - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers, das folgende Schritte umfasst: - Schmelzen mindestens eines Metalls, insbesondere aus der Gruppe Al, Zn, Sn, Fe, Mg, Zr, W, Sb, Ni, Cu, Ag, Au, in einem Tundish (1); - Ausgießen einer Schmelze (9) aus dem Tundish (1) über mindestens eine Düse (2) auf einen rotierenden Drehteller, wodurch die Schmelze durch das Auftreffen auf den rotierenden Drehteller in Tröpfchen zerstäubt wird; - Kühlen der zerstäubten Tröpfchen, wodurch die Tröpfchen zu Metallpulverpartikeln (10) erstarren, wobei ein bestimmter Bereich des rotierenden Drehtellers (4), in dem die Schmelze auf den rotierenden Drehteller auftrifft, entweder durch den Tundish (1) und/oder die mindestens eine Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze (9) durch Bewegung in radialer Richtung bezüglich des Drehtellers (4) eingestellt wird, um die Größe und/oder die Form der Metallpulverpartikel (10) zu einzustellen.
Description
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VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG EINES METALLPULVERS
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers, das folgende Schritte umfasst:
—- Schmelzen mindestens eines Metalls, insbesondere aus der Gruppe Al, Zn, Sn, Fe, Mg, Zr, W, Sb, Ni, Cu, Ag, Au, in einem Tundish;
- Ausgießen einer Schmelze aus dem Tundish über mindestens eine Düse auf einen rotierenden Drehteller, wodurch die Schmelze durch das Auftreffen auf den rotierenden Drehteller in Tröpfchen zerstäubt wird;
- Kühlen der zerstäubten Tröpfchen, wodurch die Tröpfchen zu Metallpulverpartikeln erstarren; sowie eine entsprechende
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren und
Vorrichtungen zur Herstellung von Metallpulvern bekannt.
Bekannt sind etwa mechanische Verfahren, wie das Zermahlen in einer Mühle, physikalische Verfahren, wie das Verdampfen des Metalls und anschließende Kondensation, chemische Verfahren, wie Reduktionsverfahren, oder elektrolytische Verfahren, bei dem Metall als Pulver an einer Kathode in einem
elektrolytischen Bad niedergeschlagen wird.
Grundsätzlich ist daher auch die Zerstäubung von Schmelze bei hohen Temperaturen bereits im Stand der Technik als Herstellungsmethode eines Metallpulvers bekannt. Angewandt im
Stand der Technik wird insbesondere auch die zentrifugale
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Zerstäubung, als Mittel zur besonders präzisen
Herstellungsform von Metallpulvern.
Für die Herstellung von Metallpulvern sowie Legierungspulvern mittels Zerstäuben von Metallschmelzen ist auch die Verwendung von schnell rotierenden Drehtellern bereits hinlänglich bekannt. Die Pulverherstellung erfolgt dabei unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft. Die heiße Schmelze wird ausgegossen und trifft auf den mit einer bestimmten Geschwindigkeit rotierenden Drehteller auf. Als Folge wird die Schmelze auf Grund der Zentrifugalkraft vom Drehteller weggeschleudert und in kleine Tröpfchen zerrissen - bekannt als Zerstäubungsvorgang, wobei die entstandenen Tröpfchen im
Anschluss zu Metallpulverpartikeln erstarren.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Herstellungsverfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollen die Partikel des Metallpulvers eine möglichst definierte Größenverteilung aufweisen bzw. möglichst einheitlich groß sein, wobei die Größe auf einfache Art
einstellbar sein soll.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers gelöst, wobei das Verfahren zur Herstellung des Metall-Pulvers folgende Schritte umfasst: —- Schmelzen mindestens eines Metalls, insbesondere aus der Gruppe Al, Zn, Sn, Fe, Mg, Zr, W, Sb, Ni, Cu, Ag, Au, in einem Tundish;
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- Ausgießen einer Schmelze aus dem Tundish über mindestens eine Düse auf einen rotierenden Drehteller, wodurch die Schmelze durch das Auftreffen auf den rotierenden Drehteller in Tröpfchen zerstäubt wird;
- Kühlen der zerstäubten Tröpfchen, wodurch die Tröpfchen zu Metallpulverpartikeln erstarren, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass ein bestimmter Bereich des rotierenden Drehtellers, in dem die Schmelze auf den rotierenden Drehteller auftrifft, entweder durch den Tundish und/oder die mindestens eine Düse zum Ausgießen der Schmelze durch Bewegung in radialer Richtung bezüglich des Drehtellers eingestellt wird, um die Größe und/oder die Form der Metallpulverpartikel
zu einzustellen.
Als erfindungsgemäßes Metallpulver werden sowohl Metallpulver eines einzelnen Metalls als auch von Legierungen und von
Gemischen angesehen.
Ein erfindungsgemäßer Tundish ist jeder im Stand der Technik bekannte Tundish. Es versteht sich jedoch von selbst, dass es sich um einen beheizten bzw. beheizbaren Tundish handeln muss, um ein Erkalten der Schmelze zu verhindern sowie um eine für das Zerstäuben günstige Temperatur der Schmelze garantieren zu
können.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass am Boden des Tundish mindestens eine Düse zum Ausgießen der Schmelze vorgesehen ist, so dass die heiße Schmelze auf den rotierenden Drehteller ausgegossen werden kann. Prinzipiell handelt es sich um eine Düse mit einem Auslass, welcher breit genug ist, um ein Verstopfen der Düse durch Schmelze zu verhindern. Das Ausgießen der Schmelze aus der Düse erfolgt prinzipiell durch die Schwerkraft. Die Austrittsöffnung der Düse hat typischer
Weise einen Durchmesser von 1 bis 5 mm.
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Ein erfindungsgemäßer rotierender Drehteller kann jeder Drehteller sein, welcher im Stand der Technik bekannt ist und der dazu geeignet ist, eine Schmelze zu zerstäuben, um ein Metallpulver herstellen zu können. Vorzugsweise ist der Drehteller eine Scheibe mit einem definierten Durchmesser so wie gleichmäßiger Dicke, um die hergestellte Form der Metallpulverpartikel weiter beeinflussen zu können. Vorzugsweise ist auch der Drehteller beheizt, um ein dem Abkühlen der Schmelze bei Auftreffen auf dem Drehteller geschuldetes Erstarren und damit Anhaften der Schmelze am
Drehteller zu verhindern.
Das Metall wird im Tundish geschmolzen, um eine heiße Schmelze zu erhalten, welche im Anschluss über die Düse zum Ausgießen der Schmelze auf den rotierenden Drehteller ausgegossen wird. Durch das Auftreffen der heißen Schmelze auf dem rotierenden Drehteller wird die Schmelze auf Grund der wirkenden Zentrifugalkraft wieder vom rotierenden Drehteller weggeschleudert und der Schmelzestrahl wird zerrissen, wodurch die Schmelze in Metalltröpfchen zerrissen wird, welche
nachfolgend zu Metallpulverpartikeln erstarren.
Die Herstellung des Metallpulvers kann in einer separaten Zerstäubungskammer erfolgen oder aber in einem Bereich jener Kammer erfolgen, in welcher sich auch der Tundish befindet. Diese Kammer wird als Ofenkammer bezeichnet. Jedenfalls vorhanden ist eine Ofenkammer umfassend einen Tundish, in dem
das Metall geschmolzen wird.
Vorzugsweise ist die Ofenkammer und gegebenenfalls die Zerstäubungskammer beheizbar, um ein zu frühes Abkühlen der Schmelze zu verhindern. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Zerstäubungskammer sowie die Ofenkammer gasdicht ist,
um ein Eindringen von unerwünschtem Luftsauerstoff zu
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verhindern, welcher zu nachteiligen Oxidationen in der
Schmelze führen könnte.
ES kann auch eine Einrichtung, etwa eine Gaszufuhr, zum Kühlen der Metalltröpfchen vorgesehen sein, um ein rascheres Erstarren zu Metallpulverpartikeln nach dem Zerstäuben zu
ermöglichen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass durch die Bewegung des Tundishs und/oder der mindestens einen Düse zum Ausgießen der Schmelze durch Bewegung in radialer Richtung bezüglich des Drehtellers insbesondere eine definierte Größenverteilung der Tröpfchen bzw. in der Folge der Metall-Pulverpartikel erreicht werden kann, da die Schmelze des Metalls immer in einem
bestimmten Bereich des Drehtellers auftrifft.
Durch die Bewegung des Tundish oder der mindestens einen Düse zum Ausgießen der Schmelze in radialer Richtung wird es ermöglicht, heiße Schmelze in prinzipiell jedem Bereich des rotierenden Drehtellers auftreffen zu lassen. Vorteilhaft ist insbesondere, dass es sich um eine kontrollierte Auswahl des Bereichs, in dem die Schmelze auf den Drehteller auftrifft, handelt, so dass gezielt eine bestimmte Größe und/oder Form
der Metallpulverpartikel hergestellt werden kann.
Der erfindungsgemäße Drehteller rotiert, wodurch die zur Zerstäubung der Schmelze erforderliche Zentrifugalkraft entsteht. Dem Fachmann ist bewusst, dass bei Rotieren des Drehtellers bei konstanter Umdrehungsanzahl pro Zeiteinheit, etwa U/min, die Geschwindigkeit des Drehtellers am äußersten Rand der Scheibe höher ist als radial innerhalb. Dies bedeutet, dass Je nach Auftreffen der Schmelze in einem Bereich anders geformte bzw. anders große Schmelzetröpfchen und damit anschließend anders geformte bzw. anders große
Metallpulverpartikel entstehen.
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Dies bedeutet jedoch auch, dass Metalltröpfchen mit guter Größenverteilung bzw. gleichmäßiger Formgebung erreicht werden, wenn die heiße Schmelze in etwa immer in demselben bestimmten Bereich auf dem Drehteller auftrifft. Wenn die Schmelze in einem Bereich am Rand des Drehtellers auftrifft, entstehen auf Grund der höheren Geschwindigkeit und der stärker wirkenden Zentrifugalkraft kleinere Schmelzetröpfchen und damit kleinere Metallpulverpartikel, während im Fall, dass die Schmelze zentraler auf den Drehteller auftrifft, durch die geringere Geschwindigkeit und die daraus resultierende geringere Zentrifugalkraft größer Schmelzetröpfchen und damit
größere Metallpulverpartikel entstehen.
Das bedeutet, dass bereits im Vorhinein ein bestimmter Bereich festgelegt wird, in welchem die heiße Schmelze auf dem rotierenden Drehteller auftreffen soll, um eine bestimmte Form bzw. Größe der Tröpfchen und anschließenden Metallpulverpartikel zu erhalten. Dieser bestimmte Bereich des Drehtellers wird durch Verschieben des Tundish und/oder durch
Verschwenken der Düse eingestellt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Düse zum Ausgießen der Schmelze am Boden des Tundish angeordnet ist, wobei die mindestens eine Düse zum Ausgießen der Schmelze einen Düsenabschnitt umfasst, der relativ zum Tundish um eine Nullpunktposition geschwenkt wird, um den bestimmten Bereich des rotierenden Drehtellers einzustellen, um besonders effizient den bestimmten Bereich des Drehtellers, in dem die Schmelze auf den Drehteller auftrifft, einstellen zu können. Dies bedeutet, dass durch die schwenkbare Düse prinzipiell Jeder Bereich des Drehtellers angesteuert werden kann, um Tröpfchen und Metallpulverpartikel zu erzeugen. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für
eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Nullpunktposition kann
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z.B. die Vertikale sein, wo der Düsenabschnitt parallel zur
Richtung der ausgegossenen Schmelze verläuft.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Düsenabschnitt relativ zum Tundish in einem Winkelbereich zwischen 0° und 80°, vorzugsweise 0° und 70°, vorzugsweise 0° und 60°, vorzugsweise 0° und 50°, vorzugsweise 0° und 40°, vorzugsweise 0° und 30°, vorzugsweise 0° und 20°, vorzugsweise 0° und 10° um eine Nullpunktposition geschwenkt wird, um den bestimmten Bereich des rotierenden Drehtellers einzustellen, um die Schmelze in Jedem gewünschten bzw. vorher festgelegten Bereich auf dem Drehteller auftreffen zu lassen. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für eine
erfindungsgemäße Vorrichtung.
In einem weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Düse zum Ausgießen der Schmelze zusätzlich beheizt wird, um zu verhindern, dass die Schmelze in der Düse erkaltet, zähflüssiger wird und die Düse als Folge
verstopft.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass weiters eine Gasdüse vorgesehen ist, aus der ein Gasstrom abgegeben wird, wobei der Gasstrom in einem spitzen Winkel auf die aus der Düse austretende Schmelze gerichtet wird, um den bestimmten Bereich, in dem die Schmelze auf dem rotierenden Drehteller auftrifft, einzustellen. Dies ermöglicht ein noch präziseres Einstellen des Bereiches, in dem die Schmelze auf dem Drehteller auftreffen soll. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Der Gasstrom hat dabei
Jedenfalls eine Komponente in Richtung der Schwerkraft.
Als Gasdüse kommt jegliche im Stand der Technik bekannte Gasdüse in Betracht, die dazu geeignet ist, Gas in Form eines
Gasstromes abzugeben.
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In einem spitzen Winkel bedeutet, dass ein Winkel mit weniger
als 90° vorliegt.
Die Schmelze, deren Flussrichtung der Schwerkraft folgt, kann durch den Gasstrom, welcher im spitzen Winkel auf die Schmelze gerichtet ist, beeinflusst werden. Durch den Gasstrom ändert sich die Flussrichtung der Schmelze, wodurch ein noch präziseres Einstellen des Bereichs, in dem die Schmelze auf den Drehteller auftrifft, ermöglicht wird. Einerseits kann hierfür sowohl die Stärke des Gasstromes sowie der Winkel, in dem der Gasstrom auf die Schmelze auftrifft, variiert werden. Durch den eingestellten Winkel oder die Stärke des Gasstromes wird die Schmelze nunmehr wie gewünscht von der Flussrichtung
entlang der Schwerkraft abgelenkt.
Um ein präzises Einstellen zu ermöglichen, ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Gasdüse am Boden des Tundish beabstandet von der Düse zum Ausgießen der Schmelze angeordnet ist, wobei die Gasdüse einen Gasdüsenabschnitt umfasst, der relativ zum Tundish um eine Nullpunktposition geschwenkt wird, sodass der Gasstrom in einem spitzen Winkel auf der Schmelze auftrifft. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Nullpunktposition kann z.B.
die Vertikale sein.
Schwenkbar bedeutet, dass durch Bewegung der schwenkbaren Düse prinzipiell jeder Bereich des Drehtellers angesteuert werden
kann, um Tröpfchen und Metallpulverpartikel zu erzeugen.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gasdüse unabhängig vom Tundish in radialer Richtung bezüglich des Drehtellers verfahrbar ist, wobei die Gasdüse einen Gasdüsenabschnitt umfasst, der relativ zum Tundish um eine Nullpunktposition geschwenkt wird, sodass
der Gasstrom in einem spitzen Winkel auf der Schmelze
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auftrifft. Damit sind grundsätzlich größere Winkelbereiche für das Schwenken des Gasdüsenabschnitts möglich, weil der Abstand zwischen Düse für die Schmelze und Gasdüse nicht fix ist und
vergrößert werden kann.
Verfahrbar im Sinne der gegenständlichen Erfindung bedeutet, dass eine entsprechende Einrichtung vorgesehen ist, mittels der die Gasdüse bewegt werden kann. Vorzugsweise wird dies
mittels eines Schienensystems erfolgen.
Um unerwünschte Reaktionen mit der Schmelze - je nach Art der Schmelze - zu verhindern, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Gas für den Gasstrom Luft oder ein Inertgas, vorzugsweise N2, H2, CO, CO2, H20O, He, Ar, Kr, Xe oder ein Gemisch davon, ist. Dies bedeutet, dass je nach gewünschter Schmelze Luft - bei oxidationsunempfindlichen Substanzen oder bei gewünschten Oxidationen - oder ein inertes Gas - bei oxidationsempfindlichen Substanzen oder bei
unerwünschten Oxidationen - verwendet werden kann.
Die oben genannte Aufgabe wird des Weiteren durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, wobei die Vorrichtung eine gasdichte Kammer umfasst,
- die gasdichte Kammer einen Tundish zum Herstellen einer Schmelze enthält;
- die gasdichte Kammer einen rotierbaren Drehteller zum Zerstäuben und Erstarren Lassen der Schmelze (9) enthält,
- sowie mindestens eine Düse zum Ausgießen der Schmelze aus dem Tundish vorgesehen ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass ein Bereich des rotierbaren Drehtellers, in dem die Schmelze auf den rotierbaren Drehteller auftrifft, durch Bewegung des Tundish und/oder der mindestens einen Düse zum Ausgießen der Schmelze in radialer Richtung bezüglich des
Drehtellers einstellbar ist, um die Größe und/oder die Form
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der Metallpulverpartikel einzustellen, wodurch ein präzises Einstellen des Bereichs, in dem die Schmelze auf den
rotierbaren Drehteller auftrifft, eingestellt werden kann.
Gasdichte Kammer im Sinne der Erfindung kann Jegliche im Stand der Technik bekannte Ofenkammer sein, die zur Herstellung einer Schmelze geeignet ist. Gasdicht bedeutet, dass unerwünschter Luftsauerstoff nicht in die Ofenkammer gelangen kann, so dass es zu keinen unerwünschten Oxidationen kommen
kann.
Selbstverständlich ist nicht ausgeschlossen, dass die Vorrichtung eine weitere Einrichtung enthält, mit welcher ein Kühlen der Metalltröpfchen ermöglicht wird, wodurch ein rascheres und gezielteres Erstarren der Metalltröpfchen zu
Metallpulverpartikeln erreicht wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, an der der Tundish in radialer Richtung bezüglich des Drehtellers bewegbar ist, um ein besonders gutes Verfahren des Tundish in radialer Richtung
zu ermöglichen.
Als erfindungsgemäße Einrichtung kommt insbesondere ein Schienensystem, z.B. mit einem Laufkran, in Betracht. Es versteht sich Jedoch von selbst, dass andere geeignete
Einrichtungen nicht ausgeschlossen werden.
Um die Schwenkbarkeit der Düse zu gewährleisten, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Düsenabschnitt über ein Gelenk, vorzugsweise ein Kugelgelenk,
beweglich mit der restlichen Düse verbunden ist.
Es versteht sich von selbst, dass auch dieses Kugelgelenk aus einem Material besteht, welches zur Anwendung im Zusammenhang
mit heißen Schmelzen geeignet ist.
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Um das Austreten der heißen Schmelze aus dem Kugelgelenk zu verhindern, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Gelenk von mindestens einer Manschette, vorzugsweise zwei Manschetten, umgeben ist, um das Gelenk,
vorzugsweise das Kugelgelenk, abzudichten.
Um die mindestens eine Manschette langfristig stabil für den Gebrauch mit heißen Schmelzen zu machen, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die mindestens eine Manschette aus einem Sintermetall, vorzugsweise einem Carbid,
besonders bevorzugt Wolframcarbid, gefertigt ist.
Um ein Erkalten und Erstarren der Schmelze und damit ein Verstopfen der Vorrichtung zu verhindern, ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Düse zum Ausgießen der Schmelze umfassend die Düse, gegebenenfalls das Gelenk, vorzugsweise das Kugelgelenk, sowie gegebenenfalls die
mindestens eine Manschette zusätzlich beheizbar sind.
Selbstverständlich bedeutet Beheizen, dass die Düse zum Ausgießen der Schmelze, gegebenfalls das Gelenk, vorzugsweise das Kugelgelenk, sowie gegebenfalls die mindestens eine Manschette, nicht nur durch die heiße Schmelze selbst beheizt wird, sondern auch externe Heizquellen in Betracht kommen. Als Heizquelle kommen alle im Stand der Technik bekannten Heizquellen in Betracht, die für ein Beheizen dieser
Vorrichtungskomponenten geeignet sind.
Der Abstand zwischen Tundish und Drehteller liegt vorzugsweise
zwischen 2 und 500 mm.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den
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Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls
einengen oder gar abschließend wiedergeben.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß
dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In Fig. 1 ist ein Tundish 1, auch Schmelzofen genannt, zum Herstellen einer Schmelze 9 dargestellt, der Teil einer gasdichten Kammer 11 ist. Die gasdichte Kammer 11 enthält einen Drehteller 4 samt Antrieb und bildet somit die Zerstäubungskammer. Im Boden des Tundish 1 ist eine Düse 2 vorgesehen, deren Austrittsöffnung z.B. einen Durchmesser von 2 mm hat. Eine Einrichtung 12 zum Einstellen der Atmosphäre in der gasdichten Kammer 11 umfasst zumindest einen Gasbehälter 13 für Inertgas, sowie entsprechende Regeleinrichtungen und Leitungen. Ein Sauerstoffmessgerät 14 und ein Vakuumsensor 15 liefern die notwendigen Messdaten für die Einrichtung 12 zum
Einstellen der Atmosphäre.
In der stark schematisierten Fig. 2 sind hauptsächlich Jene Anlagenteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die sich von einer Vorrichtung in Fig. 1 unterscheiden. Auch die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt über einen Drehteller 4, der unterhalb eines Tundish 1 angeordnet ist und wo durch eine Düse 2 im Boden des Tundish Schmelze 9 auf den Drehteller gegossen werden kann. Die gasdichte Kammer 11, welche alle in
Fig. 2 gezeigten Anlagenteile umgibt, sowie die Einrichtung 12
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zum Einstellen der Atmosphäre in der gasdichten Kammer 11 sind
in Fig. 2 nicht dargestellt.
Gemäß Fig. 2 ist die Düse 2 nicht starr, sondern umfasst einen Düsenabschnitt 3, der gegenüber der restlichen Düse 2 bzw. gegenüber dem Tundish 1 verschwenkbar ist, und zwar so, dass er bei einem Schwenkwinkel von 0° (Nullpunktposition) vertikal ausgerichtet ist, also parallel zur Flussrichtung der Schmelze 9, und dann gegen die Vertikale um höchstens etwa 80° verschwenkt zu werden, siehe Pfeile, sodass die Schmelze 9, die aus dem Düsenabschnitt 3 austritt, radial weiter außen am Drehteller 4 auftrifft. Das Gelenk 7, das den Düsenabschnitt 3 mit der restlichen Düse 2 verbindet, ist hier ein Kugelgelenk. Es ist von zumindest einer Manschette 8 umgeben, um ein
Austreten der Schmelze 9 zu verhindern.
Anders als in Fig. 1 ist in Fig. 2 der Tundish 1 normal zur Drehachse des Drehtellers 4 verfahrbar angeordnet, siehe Pfeile, sodass auf diese Weise zusätzlich oder alternativ die Position der Düse 2 relativ zum Drehteller 4 eingestellt werden kann. Dabei kann der Tundish 1 etwa an einer Laufkatze aufgehängt sein, die auf einem, insbesondere gerade
verlaufenden, Schienensystem verfahrbar ist.
Um die radiale Position, an der die Schmelze auf dem Drehteller 4 auftrifft, noch genauer einstellen zu können, ist zusätzlich eine Gasdüse 5 vorgesehen, die hier unabhängig vom Tundish 1 normal zur Drehachse des Drehtellers 4 verfahrbar ist, siehe Pfeile. Die Gasdüse 5 weist einen Gasdüsenabschnitt 6 auf, der gegenüber der restlichen Gasdüse 5 mittels eines Gelenks 7 verschwenkbar ist, siehe Pfeile. Der Gasdüsenabschnitt 6 ist bei einem Schwenkwinkel von 0° (Nullpunktposition) vertikal ausgerichtet ist, also parallel zur Flussrichtung der Schmelze 9, und kann dann gegen die
Vertikale um höchstens etwa 80° verschwenkt zu werden, sodass
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der Gasstrom dann mit einer seitlichen Komponente, also einer radialen Komponente bezüglich des Drehtellers 4, auf die senkrecht fließende Schmelze 9 trifft, wodurch sich der Bereich, in dem die Schmelze 9 auf den Drehteller 4 trifft, entsprechend ändert. Die dabei entstehenden Metallpulverpartikel 10 haben dann eine entsprechend andere Größe und/oder Form, als wenn kein Gasstrom auf die Schmelze 9
treffen würde.
BEZUGSZEICHENLISTE 1 Tundish 2 Düse 3 Düsenabschnitt 4 Drehteller 5 Gasdüse 6 Gasdüsenabschnitt 7 Gelenk 8 Manschette 9 Schmelze
10 Metallpulverpartikel
11 gasdichte Kammer
12 Einrichtung zum Einstellen der Atmosphäre in der gasdichten Kammer 11
13 Gasbehälter
14 Sauerstoffmessgerät
15 Vakuumsensor
Claims (1)
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ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers, das folgende Schritte umfasst: - Schmelzen mindestens eines Metalls, insbesondere aus der Gruppe Al, Zn, Sn, Fe, Mg, Zr, W, Sb, Ni, Cu, Ag, Au, in einem Tundish (1); - Ausgießen einer Schmelze (9) aus dem Tundish (1) über mindestens eine Düse (2) auf einen rotierenden Drehteller, wodurch die Schmelze durch das Auftreffen auf den rotierenden Drehteller in Tröpfchen zerstäubt wird; - Kühlen der zerstäubten Tröpfchen, wodurch die Tröpfchen zu Metallpulverpartikeln (10) erstarren, dadurch gekennzeichnet, dass ein bestimmter Bereich des rotierenden Drehtellers (4), in dem die Schmelze auf den rotierenden Drehteller auftrifft, entweder durch den Tundish (1) und/oder die mindestens eine Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze (9) durch Bewegung in radialer Richtung bezüglich des Drehtellers (4) eingestellt wird, um die Größe und/oder die Form der Metallpulverpartikel
(10) zu einzustellen.
Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze (9) am Boden des Tundish (1) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Düse zum Ausgießen der Schmelze einen Düsenabschnitt (3) umfasst, der relativ zum Tundish (1) um eine Nullpunktposition geschwenkt wird, um den bestimmten
Bereich des rotierenden Drehtellers (4) einzustellen.
Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenabschnitt (3) relativ zum Tundish (1) in einem
Winkelbereich zwischen 0° und 80°, vorzugsweise 0° und
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70°, vorzugsweise 0° und 60°, vorzugsweise 0° und 50°, vorzugsweise 0° und 40°, vorzugsweise 0° und 30°, vorzugsweise 0° und 20°, vorzugsweise 0° und 10° um eine Nullpunktposition geschwenkt wird, um den bestimmten
Bereich des rotierenden Drehtellers (4) einzustellen.
Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze (9) zusätzlich beheizt
wird.
Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass weiters eine Gasdüse (5) vorgesehen ist, aus der ein Gasstrom abgegeben wird, wobei der Gasstrom in einem spitzen Winkel auf die aus der Düse (2) austretende Schmelze (9) gerichtet wird, um den bestimmten Bereich, in dem die Schmelze auf dem rotierenden Drehteller (4)
auftrifft, einzustellen.
Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdüse (5) am Boden des Tundish (1) beabstandet von der Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze angeordnet ist, wobei die Gasdüse (5) einen Gasdüsenabschnitt (6) umfasst, der relativ zum Tundish (1) um eine Nullpunktposition geschwenkt wird, sodass der Gasstrom in einem spitzen Winkel auf der
Schmelze (9) auftrifft.
Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdüse (5) unabhängig vom Tundish (1) in radialer Richtung bezüglich des Drehtellers (4) verfahrbar ist, wobei die Gasdüse (5) einen Gasdüsenabschnitt (6) umfasst, der relativ zum
Tundish (1) um eine Nullpunktposition geschwenkt wird,
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sodass der Gasstrom in einem spitzen Winkel auf der
Schmelze (9) auftrifft.
8. Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das 5 Gas für den Gasstrom Luft oder ein Inertgas, vorzugsweise N2, H2, CO, CO2, H20O0, He, Ar, Kr, Xe oder ein Gemisch
davon, ist.
9. Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die
10 Vorrichtung eine gasdichte Kammer umfasst, - die gasdichte Kammer einen Tundish (1) zum Herstellen einer Schmelze (9) enthält; - die gasdichte Kammer einen rotierbaren Drehteller (4) zum Zerstäuben und Erstarren Lassen der Schmelze (9)
15 enthält, - sowie mindestens eine Düse (4) zum Ausgießen der Schmelze aus dem Tundish (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des rotierbaren Drehtellers (4), in dem die Schmelze (9) auf den
20 rotierbaren Drehteller (4) auftrifft, durch Bewegung des Tundish (1) und/oder der mindestens einen Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze (9) in radialer Richtung bezüglich des Drehtellers (4) einstellbar ist, um die Größe und/oder
die Form der Metallpulverpartikel (10) einzustellen.
25 10. Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze (9) am Boden des Tundish (1) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze (9) einen Düsenabschnitt
30 (3) umfasst, der relativ zum Tundish (1 um eine Nullpunktposition schwenkbar ist, um den festgelegten
Bereich des rotierenden Drehtellers (4) einzustellen.
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11. Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenabschnitt (3) relativ zum Tundish in einem Winkelbereich zwischen 0° und 80°, vorzugsweise 0° und
5 70°, vorzugsweise 0° und 60°, vorzugsweise 0° und 50°, vorzugsweise 0° und 40°, vorzugsweise 0° und 30°, vorzugsweise 0° und 20°, vorzugsweise 0° und 10° um eine Nullpunktposition schwenkbar ist, um den festgelegten
Bereich des rotierenden Drehtellers (4) einzustellen.
10.12. Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass weiters eine Gasdüse (5) vorgesehen ist, aus der ein Gasstrom abgegebbar ist, wobei der Gasstrom in einem spitzen Winkel auf die aus der Düse (2) austretende
15 Schmelze (9) richtbar ist, um den Bereich, in dem die Schmelze auf dem rotierenden Drehteller (4) auftrifft,
einzustellen.
13. Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdüse (5) 20 am Boden des Tundish (1) beabstandet von der Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze (9) angeordnet ist, wobei die Gasdüse (5) einen Gasdüsenabschnitt (6) umfasst, und wobei der Gasdüsenabschnitt (6) relativ zum Tundish (1) um eine Nullpunktposition schwenkbar ist, sodass der Gasstrom in
25 einem spitzen Winkel auf der Schmelze (9) auftrifft.
14. Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdüse (5) unabhängig vom Tundish (1) in radialer Richtung bezüglich
des Drehtellers (4) verfahrbar ist.
30 15. Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Einrichtung, z.B. ein Laufkran, vorgesehen ist, an der der
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Tundish (1) in radialer Richtung bezüglich des Drehtellers (4) bewegbar ist.
Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenabschnitt (3) über ein Gelenk (7), vorzugsweise ein Kugelgelenk, beweglich mit der restlichen Düse (6)
verbunden ist.
Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (7) von mindestens einer Manschette (8), vorzugsweise zwei Manschetten (8), umgeben ist, um das Gelenk (7),
vorzugsweise das Kugelgelenk, abzudichten.
Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Manschette (8) aus einem Sintermetall, vorzugsweise einem Carbid, besonders bevorzugt Wolframcarbid, gefertigt
ist.
Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (2) zum Ausgießen der Schmelze (9), gegebenenfalls das Gelenk (7), vorzugsweise das Kugelgelenk, sowie gegebenenfalls die mindestens eine Manschette (8),
zusätzlich beheizbar sind.
Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Tundish (1) und Drehteller (4) zwischen 2
und 500 mm Liegt.
Priority Applications (3)
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