DE1268792B - Method and device for the production of metallic powder from the liquid melt - Google Patents
Method and device for the production of metallic powder from the liquid meltInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
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AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.: Int. Cl .:
B22dB22d
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P 12 68 792.2-24
19.Juni 1964
22. Mai 19681268792
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June 19, 1964
May 22, 1968
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von metallischem Pulver aus der flüssigen Schmelze.The invention relates to a method and an apparatus for the production of metallic Powder from the liquid melt.
Bei der Erzeugung metallischer Pulver aus der flüssigen Schmelze verwendet man üblicherweise eine Ringdüse, aus der ein hochgespanntes Trägergas mit großer Geschwindigkeit austritt, und ein zentral in dieser Ringdüse angeordnetes Röhrchen, aus dem der Gießstrahl der Schmelze austritt. Wegen der unterschiedlichen Geschwindigkeit zwischen Gieß- und Gasstrahl entsteht in der Umgebung des Gießstrahls ein Unterdruck, der den Gießstrahl in mehr oder minder kleine Tröpfchen auseinanderreißt, die dann je nach Oberflächenspannung mehr oder minder kugelig erstarren.When producing metallic powders from the liquid melt, one usually uses a Ring nozzle, from which a high-tension carrier gas emerges at high speed, and a central in This ring nozzle arranged tube from which the pouring stream of the melt emerges. Because of the different The speed between the pouring jet and the gas jet occurs in the vicinity of the pouring jet a negative pressure that tears the pouring stream apart into more or less small droplets, which then solidify more or less spherically depending on the surface tension.
In der Regel werden hierzu nicht vakuumbehandelte, also nicht entgaste Schmelzen verwendet. Es entstehen dabei wegen der im Laufe der Erstarrung unterschrittenen Löslichkeit erhebliche Gasdrücke, die die Kügelchen zu Hohlkugeln aufblähen. Diese Hohlkugeln sind im allgemeinen für die weitere Verwendung, z. B. Flamm- oder Plasmaspritzen oder Sintern, ungeeignet.As a rule, melts that have not been vacuum-treated, i.e. not degassed, are used for this purpose. It This creates considerable gas pressures due to the fact that the solubility is below the level in the course of solidification, which inflate the spheres into hollow spheres. These hollow spheres are generally for further use, z. B. flame or plasma spraying or sintering, unsuitable.
Selbst die Verdüsung einer vakuumbehandelten, also entgasten Schmelze führt häufig zu unerwünschten Pulvern, weil während des Verdüsungsprozesses hinreichend Gelegenheit zur Gasaufnahme besteht. Bei dem üblicherweise aus Kostengründen verwendeten ungereinigten Stickstoff als Trägergas entstehen erhebliche Mengen an Oxyden und Nitriden, die das Metallpulver für viele Fälle unbrauchbar machen können.Even the atomization of a vacuum-treated, i.e. degassed melt often leads to undesirable effects Powders, because there is sufficient opportunity for gas to be absorbed during the atomization process. In the case of unpurified nitrogen, which is usually used for cost reasons, as a carrier gas considerable amounts of oxides and nitrides, which make the metal powder unusable in many cases can.
Es ist auch bekannt, an Stelle von Trägergasen Wasser zu verwenden, das den Ringdüsen unter Hochdruck zugeführt wird. Die Erfahrung lehrt, daß hierbei nur spratzige, aber keine kugeligen Pulver zu gewinnen sind. Darüber hinaus führt die Verwendung von Wasser als Trägermittel wegen der bei den in Frage kommenden Temperaturen auftretenden Dissoziation zur Aufnahme erheblicher Wasserstoffmengen und zur Oxydation.It is also known to use water instead of carrier gases, which is under the ring nozzles High pressure is supplied. Experience teaches that here only spattered, but not spherical, powders are winning. In addition, the use of water as a carrier, because of the in Question coming temperatures occurring dissociation for the uptake of considerable amounts of hydrogen and for oxidation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Schwierigkeiten durch Anwendung einer elektrodynamischen Verdüsungsmethode zu umgehen. Da hierbei materielle Trägermedien entbehrlich sind, können erstmalig Vakuumbedingungen eingehalten werden.The invention is based on the problem of the difficulties identified by using a to circumvent electrodynamic atomization method. Since material carrier media are unnecessary here vacuum conditions can be maintained for the first time.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von metallischem Pulver aus der flüssigen Schmelze
ist dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Schmelztiegel oder der Gießpfanne fließende Gießstrahl
durch die Einwirkung eines magnetischen Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
metallischem Pulver aus der flüssigen SchmelzeThe method according to the invention for the production of metallic powder from the liquid melt is characterized in that the pouring stream flowing out of the crucible or the pouring ladle is effected by the action of a magnetic method and device for the production of
metallic powder from the liquid melt
Anmelder:Applicant:
Deutsche Edelstahlwerke Aktiengesellschaft,Deutsche Edelstahlwerke Aktiengesellschaft,
4150 Krefeld, Oberschlesienstr. 164150 Krefeld, Oberschlesienstr. 16
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr. phil. Paul Gernhardt, 4630 BochumDr. phil. Paul Gernhardt, 4630 Bochum
Drehfeldes in Drehung versetzt wird. Zur Erzeugung des magnetischen Drehfeldes wird ein zweipoliges Dreiphasensystem verwendet. Zur Speisung des Dreiphasensystems können entweder die Netzfrequenz oder die frequenztransformatorisch erzeugten dritten Oberwellen der Netzfrequenz oder generatorisch erzeugte höhere Frequenzen verwendet werden.Rotating field is set in rotation. To generate the rotating magnetic field, a two-pole Three phase system used. To feed the three-phase system, either the mains frequency or the third harmonics of the mains frequency generated by frequency transformers or generated by a generator higher frequencies are used.
Die Anwendung elektromagnetischer Drehfelder auf das Gießen von Metallen insbesondere zu einem kontinuierlichen Strang ist bekannt. Das elektromagnetische Drehfeld wird aber nicht wie bei der vorliegenden Erfindung auf den aus einem Schmelztiegel oder einer Gießpfanne fließenden Gießstrahl, sondern auf den in der Stranggußkokille teilweise erstarrten Guß angewendet, um örtliche Unterschiede in der Temperatur und im Wärmeinhalt durch Hervorrufen einer geregelten Drehbewegung in dem noch nicht erstarrten Teil auszugleichen und dadurch den Kristallisationsvorgang im Sinn einer Vergrößerung der Kornzahl zu beeinflussen und Wärmespannungen im Gußstück zu unterdrücken. Der Vorschlag, elektromagnetische Drehfelder zur Erzeugung von Pulvern aus der flüssigen Schmelze anzuwenden, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, gehört dagegen nicht zum bekannten Stand der Technik.The application of rotating electromagnetic fields to the casting of metals in particular to one continuous strand is known. The electromagnetic rotating field is not like the present one Invention on the pouring stream flowing from a crucible or pouring ladle, but rather applied to the cast partially solidified in the continuous casting mold in order to avoid local differences in the temperature and in the heat content by causing a regulated rotary movement in the still to compensate for the non-solidified part and thereby the crystallization process in the sense of an enlargement influence the grain number and suppress thermal stresses in the casting. The proposal electromagnetic Rotating fields apply to the generation of powders from the liquid melt, as it is is proposed according to the present invention, however, does not belong to the known prior art Technology.
Die Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die aus einem Schmelztiegel oder einer Gießpfanne, einem Gießtrichter und einem Pulveraufnahmebehälter besteht, ist gekennzeichnet durch einen um den Ausflußstutzen des Gießtrichters angeordneten zweipoligen dreisträngigen Stator. Nach einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Schmelztiegel oder Gießpfanne, Gießtrichter, Stator und Pulveraufnahmebehälter in einem evakuiertenThe device for performing the method according to the invention, which consists of a crucible or a ladle, a pouring funnel and a powder container is marked by a two-pole three-strand stator arranged around the discharge nozzle of the pouring funnel. According to a further preferred embodiment of the device according to the invention, Crucible or ladle, pouring funnel, stator and powder container in one evacuated one
809 550/371809 550/371
Gefäß untergebracht sein. Der Ausflußstutzen des Gießtrichters soll erfindungsgemäß eine nach unten hin erweiterte konische Bohrung besitzen können.Be housed vessel. According to the invention, the discharge nozzle of the pouring funnel should be downward may have extended conical bore.
Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist.The method and device according to the invention are explained in more detail with reference to the drawing, in which is shown a preferred embodiment.
F i g. 1 zeigt einen Aufriß undF i g. 1 shows an elevation and
Fig. 2 einen Grundriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 2 is a plan view of the device according to the invention.
Aus einem Schmelztiegel oder einer Gießpfanne wird die vorzugsweise vakuumentgaste Schmelze 14 in den Trichter 13 gegossen, der am unteren Ende in den vorzugsweise aus Quarz oder einem keramischen Werkstoff bestehenden Ausflußstutzen 11 mündet. Er ist bis zum Beginn des Verdüsungsvorganges durch einen Gießstopfen verschlossen. Sowohl der Gießstopfen wie auch das Auslaufende des Stutzens 11 können zur Vermeidung des Einfrierens des Gießstrahls 12 durch elektrische Mittel beheizt sein.The preferably vacuum-degassed melt 14 is obtained from a crucible or a pouring ladle poured into the funnel 13, which is preferably made of quartz or a ceramic at the lower end Material existing outflow nozzle 11 opens. It is through until the start of the atomization process closed a pouring stopper. Both the pouring stopper and the outlet end of the nozzle 11 can be heated by electrical means to avoid freezing of the pouring stream 12.
Der Ausflußstutzen 11 ist von drei Polschuhen 15 eines dreisträngigen Stators 16 umgeben, der die in Stern oder Dreieck geschalteten Wicklungen 17, 18 und 19 trägt, die in an sich bekannter Weise wassergekühlt sind. Legt man nun an die Wicklungsenden der drei Stränge 17, 18 und 19 die Spannungen eines Dreiphasensystems, so entsteht in der Bohrung des Stators ein zweipoliges, mit Kreisfrequenz rotierendes magnetisches Drehfeld, das in dem als Kurzschlußläufer wirkenden Gießstrahl 12 elektrische Wirbelströme und damit Drehmomente erzeugt, die die Schmelze 14 in Drehung versetzen. Die rotierende Schmelze wird am unteren Ende des Ausflußstutzens 11 infolge der durch die Drehung des Gießstrahls 12 entstehenden Zentrifugalkraft in Tröpfchen auseinandergerissen, die auf ihren Bahnen abkühlen und zu Kugeln erstarren. Zur Erzeugung möglichst großer Rotationsgeschwindigkeit des Gießstrahls 12 ist es zweckmäßig, die Kreisfrequenz des Dreiphasensystems hoch zu wählen. An Stelle der üblicherweise vorhandenen 50-Hz-Wechselspannungen kann auch deren dritte Oberwelle (150 Hz), die in an sich bekannter Weise frequenztransformatorisch erzeugt wird, oder auch generatorisch erzeugte höhere Frequenzen verwendet werden.The outflow nozzle 11 is surrounded by three pole pieces 15 of a three-strand stator 16, which is the in Star or delta connected windings 17, 18 and 19 carries, which are water-cooled in a manner known per se are. If you now apply the voltages of one to the winding ends of the three strands 17, 18 and 19 Three-phase system, a two-pole rotating at a circular frequency is created in the bore of the stator Magnetic rotating field, the in the acting as a squirrel cage casting stream 12 electrical eddy currents and thus generated torques which set the melt 14 in rotation. The rotating Melt is at the lower end of the discharge nozzle 11 as a result of the rotation of the pouring stream 12 resulting centrifugal force is torn apart in droplets, which cool down on their orbits and close Balls freeze. To generate the highest possible rotational speed of the pouring stream 12, it is expedient to choose the angular frequency of the three-phase system high. Instead of the usual existing 50 Hz alternating voltages can also be their third harmonic (150 Hz), which is known per se Way is generated by means of frequency transformers, or higher frequencies generated by means of a generator be used.
Es kann, insbesondere bei großer Rotationsgeschwindigkeit des Gießstrahls, auch vorteilhaft sein, den Ausflußstutzenil nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, mit zylindrischer, sondern mit einer zum Austrittsende hin konisch erweiterten Bohrung zu versehen, um die Durchflußmenge zu erhöhen.It can also be advantageous, especially when the pouring stream is rotating at high speeds, the Ausflußstutzenil not, as shown in the drawing, with a cylindrical, but with a to To provide the outlet end conically flared bore to increase the flow rate.
Die beschriebene Gesamteinrichtung kann in ein evakuierbares Gefäß gestellt werden, so daß das Vakuum vom Beginn des Einschmelzens bis zum Erstarren der Pulverteilchen aufrechterhalten werden kann. Da auf die frei fliegenden Tröpfchen keine Kräfte außer der Oberflächenspannung wirken, formen sie sich zu Kugeln ein, die wegen des Fehlens von Trägergasen und Luft mit blanker Oberfläche erstarren. The entire device described can be placed in a vessel that can be evacuated, so that the vacuum be maintained from the beginning of the melting down to the solidification of the powder particles can. Since no forces other than surface tension act on the free-flying droplets, they form they form into spheres which, due to the lack of carrier gases and air, solidify with a bare surface.
Claims (6)
Deutsche Patentschrift Nr. 902 434.Considered publications:
German patent specification No. 902 434.
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-
1964
- 1964-06-19 DE DEP1268A patent/DE1268792B/en active Pending
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