DE2158144C - Verfahren zum Kühlen von durch Verdüsen eines Metallgießstrahls erzeugten Metalltropfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von durch Verdüsen eines Metallgicßstrahls durch Anblasen mit Gas hoher Geschwindigkeit erzeugten Metalltropfcn bei der Herstellung von Metallpulver.

Die Herstellung von Metallpulver durch Gasverdünnung einer Metallschmelze ist bekannt. Es wird dabei der aus einem feuerfest ausgekleideten Gefäß ausfließende Gießstrahl der Metallschmelze durch ein Verdüsungsgas zerteilt, das aus den nach unten und schräg auf den Metallgießstrahi gerichteten Öffnungen einer Düse austritt und mit hoher Geschwindigkeit auf den Metallgießstrahl auftrifft. Beim Zusammentreffen von Metailgießstrahl und Verdüsungsgasstrahlen wird der erstere auseinandergerissen, und es bilden sich zunächst kleine Metalltröpfchen, die beim weiteren freien Fall abkühlen und zu Granulatkörnern oder Pulverteilchen erstarren.

Die Abkühlung der nach der Zerstäubung des Metallgießstrahls durch das Verdüsungsgas gebildeten Metalltröpfchen bis zu ihrer Erstarrung zu festen Teilchen erfordert naturgemäß einige Zeit. Der Behälter, in den hinein die Metallschmelze zu Pulver verdüst wird, mußte daher bisher eine beträchtliche Höhe haben, die erforderlich war, um die verdüsten Metall-ίο tropfen bis zum Auftreffen auf den Boden des Behälters erstarren zu lassen. Zur Verkürzung der Abkühlungszeit der Metalltröpfchen bis zu ihrer Erstarrung zu festen Teilchen ist es auch schon bekannt, die Metalltröpfchen, nachdem sie beim freien Fall in dem

Verdüsungsbehälter oberflächlich erstarrt sind und sich eine feste Schale um die im Innern noch flüssigen Tröpfchen gebildet hat, in ein flüssiges Abschreckmedium, z.B. Wasser, hineinfallenzulassen. Dabei entsteht aber eine für viele Metalle unerwünschte Auf nähme von Wasserstoff oder Sauerstoff aus dem Was ser, die das erzeugte Metallpulver unbrauchbar macht.

Ein anderer bekannter Weg zur Verkürzung der Abkühlungszeit der in dem Verdüsungsbehälter nach der Zerstäubung herabfallenden Metalltröpfchen besteht darin, ein vorzugsweise inertes Kühlgas im Gegenstrom, d. h. von unten nach oben, zu den herabfal lcnden Metalltröpfchen durch den Verdüsungsbehälter zu leiten. Aber auch durch diese bekannte Maßnähme kann die Bauhöhe des Verdüsungsbehälters nicht wesentlich verringert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine Verkürzung der Abkühlungszeit der verdüsten Metalltröpfchen bewirken, ohne daß dabei die Metalltröpfchen schädliche Gase ausnehmen, und gleichzeitig eine Möglichkeit für die Verringerung der Bauhöhe von Verdüsungsbehältern bieten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Kühlen von durch Verdüsen eines Metallgießstrahls durch Anblasen mit Gas hoher Geschwindigkeit erzeugten Metalltropfen bei der Herstellung von Metallpulver vorgeschlagen, daß der in Tropfen zerrissene und gegebenenfalls nach einer Umlenkung mittels eines auf ihn gerichteten Gasstroms in annähernd horizontale Richtung fließende Metallgießstrahl von unten nach oben durch ein Kühlglas angeströmt wird.

Der erfindungsgemäße Gedanke besteht also darin, den nach der Zerstäubung gebildeten und in annähernd horizontale Richtung fließenden Metalltröpfchensirom von unten nach oben durch ein Kühlgas anströmen zu lassen. Die Stiöniungsrichtung des Kühlgases kann vertikal sein, gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können aber die Strömungsrichtungen des Metalltröpfchenstrahls und des Kühlgasstroms auch im spitzen Winkel zueinander verlaufen. Wenn das Kühlgas mit hoher Geschwindigkeit relativ zu der des Metalltröpfchenstrahls strömt, können eine hohe Abkühlgeschwindigkeit und bizarre Teilchenformen erreicht werden. Letzteres ist ausschlaggebend für eine gute Verpreßbarkeit.

Durch das Anströmen des horizontal fließenden Metalltröpfchenstrahls durch von unten nach oben strömendes Kühlgas wird einmal eine intensive Kühlung der' Metalltröpfchen und damit eine beschleunigte Erstarrung derselben erreicht. Zum anderen

wird aber durch das Anströmen des Metalltröpfchenstrahls durch von unten nach oben gerichtetes Kühlgas die Fallzeit der Metallpulvertei'chen verlängert und dadurch die Möglichkeit für eine vollständige Erstarrung der Metalltröpfchen bis zum Auftreffen auf den Boden des Verdüsungsbehälters geschahen. Gleichzeitig kann durch die annähernd horizontale Strömungsrichtung des Metalltröpfchenstrahls eine beträchtliche Verringerung der Bauhöhe des Verdüsungsbehälters erreicht werden.

Als Kühlgas kommt in bezug auf das verdüste Metall inertes Gas oder aber auch ein Gas in Betracht, das mit dem Metall in gewünschter Weise zur Erzielung gewollter metallurgischer Wirkungen reagiert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zusätzlich auch ein Kühlgasstrom von oben nach unten auf den in annähernd horizontaler Richtung fließenden Metalltropfenstrahl gerichtet werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den durch das von unten nach oben gegen den Metalltropfenstrahl strömende Kühlgas auf die einzelnen Metalltröpfchen ausgeübten Auftrieb durch den von oben nach unten, also in entgegengesetzter Richtung /u dem ersten fließenden Kühlgasstrom zu steuern.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl anwendbar, wenn ein Metallgießstrahl in horizontale Richtung verdüst wird, als auch, wenn ein Metallgicßstrahl in vertikale Richtung oder in einem Winkel zur Lotrechten verdüst und dann der durch die Verdüsung gebildete Metalltropfenstrahl seitlich durch einen Gasstrom angeblasen und dadurch in annähernd horizontale Richtung umgelenkt wird. Das entscheidende Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist also das Anströmen eines in annähernd horizontaler Richtung fließenden Metalltropfenstrahls durch ein Kühlgas von unten nach oben.

Eine Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemaßen Verfahrens ist durch in dem Verdüsungsbehälter angeordnete Düsen für die Verdüsungund Umlenkung des in Tropfen zerrissenen Gießstrahls in annähernd horizontale Richtung und Düsen für die Zufuhr des auf den Tropienstrahl gerichteten Kühlgases gekennzeichnet. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll in dem Verdüsungsbehälter ein die Düsen oder Ausströmöffnungen für die Zufuhr des Kühlgases enthaltendes Kühlbett angeordnet sein. Weiterhin kann gen.äß einer weiteren bevorzugten Ausführung der erfindungsgemaßen Vorrichtung der Verdüsungsnehülter in Reihe hintereinander angeordnete Sammelbehälter für die Aufnahme des verdüstcn Pulvers, nach der Korngröße der Pulverteilchen klassiert, enthalten. Schließlich können die Sammelbehälter bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemaßen Vorrichtung mit porösen Böden und Mitteln zum llindurchleitcn von Kühlgas durch die porösen Böden und das in den Behältern gesammelte Pulver ausgestattet sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. Gleiche Teile sind dabei in den drei Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.

Aus einem Behälter 1 fließt eine Metallschmelze 2 im Falle der F i g. 1 und 2 in freiem Fall in Form eines Gießstrahls 3, der auch von einem Auslaufröhrehen umschlossen sein kann, in einen Verdüsungsbehälter4 aus Die Zerstäubung des Gießstrahls 3 in dem Verdüsungsbehälter 4 kann auf verschiedene bekannte Weise erfolgen. Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 wird aus einer Düse 5 Zerstäubungspas 6 mit hoher Geschwindigkeit quer auf den nach unten in den Verdüsungsbehälter 4 fließenden Gießstrahl3 geblasen. Beim Zusammentreffen des Zerstäubungsgaseso mit dem Gießstrahl 3 wird letzterer in einzelne Metalltropfen zerrissen und der Metalltropfenstrahl 7 in annähernd horizontale Richtung umgelenkt.

Demgegenüber erfolgt die Verdüsung des Metallgießstrahls 3 bei der Vorrichtung gemäß F i g. 2 durch aus einer den Gießstrahl 3 konzentrisch umgebenden Ringdüse 5' schräg nach unten ausströmendes Zerstäubungsgas 5. Der nach der Zerstäubung gebildete, nach unten fallende Metalltropfenstrahl 7 wird dann durch seitliches Anblasen mit einem aus der Düse 8 ausströmenden Gasstrom 9 in annähernd horizontale Richtung umgelenkt.

Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 3 schließlich erfolgt die Verdüsung der Metallschmelze zu Pulver durch eine Zerstäubungsdüse 5", durch die der Gießstrahl 3 in horizontaler Richtung in den Verdüsungsbehälter 4 zu Metalltropfen verdüst wird.

Der in annähernd horizontaler Richtung strömende bzw. in diese Richtung umgelenkte Metalltropfenstrahl 7 wird nun gemäß der Erfindung von unten nach oben durch ein Kühlgas 10 angeströmt. Das

Kühlgas 10 strömt aus einer oder mehreren Düsen Il aus, die, wie in den F ί g. 2 und 3 angedeutet ist, in der Art eines Kühlbetts 12 angeordnet sein können. Der Kühlgasstrom 10 kann in vertikalter Richtung von unten nach oben oder aber auch, wie in F i g. 1 angedeutet ist, schräg auf den Metalltropfenstrahl 7 gerichtet sein. Durch den von unten nach oben fließenden Kühlgasstrom 10 wird die Fallzeit des Metalltropfen Strahls 7 vergrößert und auf diese Weise eine längere Zeit einer Kühlung ausgesetzt, um die Metalltropfen möglichst weitgehend erstarren zu lassen.

Zusätzlich zu dem in den Zeichnungen dargestellten, von unten nach oben auf den Metalltropfenstrahl 7 gerichteten Kühlgasstrom 10 kann gewünschtenfalls auch noch ein zusätzlicher, von oben nach unten auf den Metalltropfenstrahl 7 gerichteter, in der Zeichnung nicht dargestellter Kiihlgasstrom vorgesehen sein.

Die nach erfolgter Kühlung durch das Kühlgas 10 zu Pulverteilchen erstarrten Metalltropfen werden in dem Verdüsungsbehälter4 in Aufnahmebehältern 13 gesammelt. Wenn man den Sammelbehälter 13 in Strömungsrichtung des MetalltropfenstraVils 7 in mehrere voneinander getrennte Hinzelbehälter unterteilt, ist es möglich, eine Klassierung des vcrdüsten Pulvers vorzunehmen. Die größeren und dadurch schwereren Metallpulverteilchen werden dann in den vorderen und die leichteren kleineren Pulverteilchen in den hinteren Sammelbehältern gesammelt.

Hs ist auch möglich, für eine zusätzliche Kühlung des in die Sammelbehälter 13 gefallenen Pulvers /w sorgen, indem man, wie in den F i g. 1 und 2 angedeutet ist, Kühlgas von unten in die Sammelbehälter 13 einleitet, zweckmäßigerweise durch einen porösen Boden 14 in den Sammelbehältern 13. Das über den poröseii Böden 14 in den Sammelbehältern 13 befindliche Pulver wird dann durch das einströmende Kühlgas aufgewirbelt und gekühlt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen von durch Verdüsen eines Metallgießstrahls durch Anblasen mit Gas hoher Geschwindigkeit erzeugten Metalltropfen bei der Herstellung von Metallpulver, dadurch gekennzeichnet, daß der in Tropfen zerrissene und gegebenenfalls nach Umlenkung mittels eines auf ihn gerichteten Gasstroms in annähernd horizontale Richtung fließende Metallgießstrahl von unten nach oben durch ein Kühlgas angeströmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlgasstrom im spitzen Winkel zur Strömungsrichtung des umgelenkten Metalltröpfchenstrahls geführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Kühlgasstrom von oben nach unten auf den in annähernd horizontaler Richtung fließenden Metalltropfenstrahl gerichtet wird.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch in dem Verdüsungsbehälter (4) angeordnete Düsen (5, 5' und 8, 5") für die Verdüsung und Umlenkung des in Tropfen zerrissenen Gießstrahls (3) in annähernd horizontale Richtung und Düsen (11) für die Zufuhr des auf den Tropfenstrah) (7) gerichteten Kühlgases (10).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verdüsungsbehälter (4) ein die Düsen oder Ausstromöffnungen (11) für die Zufuhr des Kühlgases (10) enthaltendes Kühlbett (12) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdüsungsbehälter (4) in Reihe hintereinander angeordnete Sammelbehälter (13) für die Aufnahme des verdüsten Pulvers, nach der Korngröße tier Pulverteilchen klassiert, enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelbehälter (13) mit porösen Böden (14) und Mitteln zum Hindurchleiten von Kühlgas durch die porösen Böden (14) und das in den Behältern (13) gesammelte Pulver ausgestattet sind.