DE3104003C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Her
stellen von Pulver aus Metallegierungen mit Blei und/oder Cadmium als Schwerme
tallkomponenten, die an Luft Oxide bilden,
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1. Daneben bezieht sich die Er
findung auch auf die zugehörige Vorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 3.
Zum Herstellen von Metallpulver ist das Zerstäuben einer
Metallschmelze als wirtschaftliches Verfahren bekannt.
Bei diesem Verfahren werden als Zerteilungsmedium ent
spannende Druckgase oder Druckwasser verwendet. Hierbei
wird die Schmelze über einen Gießtrichtr ausgegossen
und der fallende Schmelzstrahl vom Druckmedium zer
teilt.
Die Anordnung der Düsen kann unterschiedlich erfolgen,
z. B. von der Seite gegen den Schmelzstrahl gerichtet
sein oder den Schmelzstrahl als Ringdüse umgeben. Der
Verdüsungseffekt wird durch Einstellung des Düsen
winkels beeinflußt. Die Intensität der Verdüsung wird
durch den Druck des Verdüsungsmediums und die über die
Düsengröße oder den Düsenspalt einstellbare Gas- bzw.
Wassermenge bestimmt. Über die Temperatur der Schmelze
ist die Viskosität einstellbar. Es ist üblich, daß das
Erschmelzen der Metalle oder Metallegierungen und das
Gießen durch einen Trichter an Luft erfolgt. Dabei
treten bei den höheren Temperaturen vor allem Metalle
mit hohem Dampfdruck von der Schmelze und während des
Gießprozesses an die Umgebung aus. Bei oxidablen Me
tallen entstehen aber dabei Metalloxide, die als feiner
Rauch an die Umgebung gehen.
Durch Abdecksalze auf der Oberfläche der Schmelze kön
nen die Verdampfungsverluste verkleinert werden. Bei
der üblichen Technik werden die Arbeiter im Bereich
der zu hohen Arbeitsplatzkonzentrationen (MAK-Werte
= Maximale Arbeitsplatz-Konzentration) durch entspre
chende Schutzvorrichtungen, wie Atemmaske bzw. Helm mit
Sekundärbelüftung, geschützt. Die abrauchenden Metalle
bzw. Metalloxide werden durch Filteranlagen geleitet, so
daß die nach außen gehende Abluft die vorgeschriebenen
Emissionswerte nicht überschreitet. Bei verschiedenen
Schwermetallen treten aber selbst bei den zugelassenen
Emissionswerten unerwünschte Umweltbelastungen auf.
Aus der DE-OS 15 58 370 ist ein Verfahren zur Her
stellung von Metallpulver mit beispielsweise beson
ders niedrigen Oxidgehalten bekannt, bei dem die Me
tallschmelze mittels Inertgas, beispielsweise Argon,
zerstäubt und die so erhaltenen Metallpartikel danach
einer, ebenfalls unter Schutzgas stattfindenden Flüs
sigkeitsbenetzung ausgesetzt werden. Weiterhin sind
beispielsweise aus der DE-OS 22 40 643 Verfahren und
Vorrichtungen zur Herstellung von nicht verunreinigtem
Metallpulver bekannt, bei denen in einem geschlossenen
Reaktor mit Gas als Zerstäubungs- und Auffangmedium
gearbeitet wird, das durch einen separaten Wasserkreis
lauf gekühlt ist.
Beim Verdüsen mit Gasen, wie z. B. oder Schutz
gas, sind hohe Gasvolumina erforderlich, was zu einer
großen Abluftmenge führt oder im Falle eines Gaskreis
laufes einen erheblichen Aufwand erfordert. Beispiels
weise beim Verdüsen einer Roheisenschmelze mit Luft fin
det während der Verdüsung eine Oxidation statt, wobei
durch eine nachfolgende Glühung durch Reaktion zwischen
dem Kohlenstoffgehalt des Roheisens und dem gebildeten
Fe2O3 Kohlenmonoxid entsteht, weswegen kein separates
Schutzgas erforderlich ist. Das Eisenoxid wird dabei
durch Filteranlagen aus der Abluft abgeschieden.
Für die pulvermetallurgische Verarbeitung werden auch
Metallpulver bzw. Metallegierungspulver benötigt, die
Komponenten mit hohem Dampfdruck und einer starken
Oxidationsneigung besitzen, und für die Emissionen
nur in kleiner Konzentration zugelassen sind. In die
ser Richtung liegen z. B. die bei Umweltgesprächen
besonders beachteten Metalle Blei und Cadmium.
Aufgabe der Erfindung ist daher, die bekannten Ver
fahren dahingehend zu verbessern, daß auch Metall-
oder Metallegierungspulver mit Schwermetallkomponenten
durch Druckverdüsung herstellbar sind, sowie eine zu
gehörige Vorrichtung anzugeben. Insbesondere soll
dabei keine Umweltbelastung durch Emission von Schwer
metallen oder Schwermetalloxiden auftreten.
Die Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Gesamt
heit der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1
gelöst. Eine zugehörige Vorrichtung wird mit dem Patent
anspruch 3 angegeben, wobei die Unteransprüche vorteil
hafte Weiterbildungen beinhalten.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden durch das Ver
düsen mit Wasser wesentlich geringere Gasmengen durch
den entstehenden Unterdruck an der Düse angesaugt. Durch
die raschere Abkühlung mit Druckwasser ist die Oxidation
an der Oberfläche der Pulverteilchen sehr klein. Ins
besondere durch den geschlossenen Wasserkreislauf für
das Zerstäuben und Auffangen des Pulvers lassen sich die
Umweltprobleme beherrschen, da nur ein einziger Abluft
kanal mit Gas-Dampfaustritt und Filter erforderlich ist.
Durch die Verwendung eines Schmelzraumes, der einen
geschlossenen Schutzgasraum bildet, entstehen dort kei
ne Metalloxide, welche durch zusätzliche Filteranlagen
zurückgehalten werden müßten. Die während des Erschmel
zens und Gießens verdampfenden Schwermetalle werden an
kälteren Stellen des Schmelzraumes niedergeschlagen und
können für den Schmelzprozeß wiedergewonnen werden. Der
abgeschlossene Schmelzraum wird unmittelbar vor dem
Gießen mit einem Zwischenraum und dem Verdüsungsraum
verbunden, z. B. durch einen Schieberverschluß des Bo
denloches im Schmelztiegel. Auch der Zwischenraum ist
schutzgasgespült, so daß der fallende Schmelzstrahl auf
dem Weg zur Zerstäuberdüse nicht oxidiert wird.
Durch die Wasserverdüsung wird die Schmelze in Pulver
zerteilt und rasch abgekühlt. Die Feinanteile des
Metallpulvers oder Legierungspulvers können in der Ab
luft durch Filter leicht zurückgehalten werden.
Anhand eines in der Figur dargestellten Fließbildschemas
wird die Erfindung noch näher erläutert.
Das Schmelzen einer Metallegierung, z. B. AgCd-Le
gierung, erfolgt in einem induktiv beheizten kippbaren
Schmelztiegel 1 innerhalb eines geschlossenen und mit
Schutzgas gefüllten Schmelzraumes 100. Der als Schutz
gas verwendete Stickstoff steht beim Erreichen der
Schmelztemperatur unter einem Druck von etwa 1000 mbar.
Bei Schmelzkomponenten mit niedrigem Dampfdruck kann der
Schmelzraum mit Unterdruck, bei solchen Komponenten mit
hohem Dampfdruck mit Überdruck betrieben werden. Dadurch
kann die Verdampfungsrate klein gehalten werden.
Vor der
Stickstoffspülung wird der Schmelzraum 100, begrenzt durch
die wassergekühlte Abdeckhaube 4, über die Vakuumpumpe 6
auf etwa 1 × 10-3 Torr evakuiert. Die abgepumpte Luft wird
nach Reinigung durch einen in der Vakuumpumpe 6 vorge
schalteten Filter dem Abluftkanal zugeführt. Das Bestücken
des Tiegels 1 erfolgt nach Abheben der wassergekühlten Ab
deckhaube 4 mit den zu schmelzenden Metallen im kalten
Zustand. Anschließend wird der Schmelzraum evakuiert
und mit Stickstoff gefüllt. Der Stickstoffeintritt erfolgt
bei 6 a und der Stickstoffaustritt bei 7.
Zur Erhaltung
konstanter Druckverhältnisse im Schmelzraum dient das
Druckausgleichsystem 8. Alle Vorgänge, wie Nachchargieren,
Temperaturmessung und Probeentnahme, erfolgen über die
gasdicht abgeschlossene Chargiereinrichtung 4 a. Nach
völligem Schmelzen des Legierungspulvers wird die Schmelze
ebenfalls unter Stickstoff in den Gießtrichter 3 ge
gossen. Zur Freigabe des Schmelzstrahles zum Verdüsen wird
der Schiebeverschluß 5 unter dem Gießtrichtr 3 geöffnet.
In dem Schmelzraum 100 mit abgeschlossenem Stickstoff-
Kreislauf kann kein Abrauchen und damit keine Emission
von Metalloxiden in Erscheinung treten. Der fallende
Schmelzstrahl wird über den Zwischenraum 20 mit der Ring
düse 10 verbunden und dadurch mit einem Wasserdruck von
etwa 30 bar in der Verdüsungskammer 11 zerstäubt.
Der für
die Zerstäubung erforderliche Wasserdruck wird in der
Wasserhochdruckpumpe 9 erzeugt, die sich in dem ge
schlossenen Wasserkreislauf 14 befindet. Das benötigte
Wasser wird aus dem Wasserbecken 13 bezogen. Nach dem Zer
stäubungsprozeß wird das Pulver in dem mit Wasser ge
füllten Auffangbehälter 12 aufgefangen.
Der Wasserkreis
lauf des Auffangbehälters 12 und der dazu gehörigen
Einrichtungen ist geschlossen, so daß darüber keine
Metalle nach außen gelangen können. Bei der Reinigung des
Wasserbeckens 13 wird das enthärtete Wasser bis zur
Wiederverwendung in nicht dargestellte Tanks gepumpt.
Umweltprobleme können über das verwendete Wasser nicht
auftreten. Bei der Verdüsung von Metallen oder Metall
legierungen geht das Gas-Dampf-Gemisch aus der Ver
düsungskammer 11 über den Gas-Dampfaustritt 15 und den
Filter 17, die Gaspumpe 18 und den Gaspuffer 19 mit
Druckausgleichbehälter in den Abluftkanal.
Die Dauer eines Schmelz- und Verdüsungsprozesses betägt
etwa 1 bis 1 1/2 Stunden. Vom gesamten Prozeß der Pulver
herstellung nimmt die Schmelzzeit den größten Anteil ein.
Die Dauer der Verdüsung hängt vom Durchmesser der Aus
lauföffnung in dem Gießtrichter ab. Bei etwa 12 mm
Düsendurchmesser dauert die Verdüsung von 200 kg Schmelze
etwa 4 Minuten. Der Schutzgaskreis des Schmelz- und
Gießprozesses wird über einen in der Figur nicht darge
stellten Druckpilot überwacht.
Nach den bisher bekannten Verfahren wurde durch Analysen
der Abluft eine Emission an Schwermetallen der Klasse I
nach TA-Luft (1974) von etwa 100 g/Std. gemessen. Durch das er
findungsgemäße Verfahren konnte die Emission an Schwer
metallen der Klasse I nach TA-Luft (1974) um etwa eine Größen
ordnung gesenkt werden.
Die Verdüsungskammer 11 kann ebenfalls mit Stickstoff
gespült und mit einem Schutzgaskreislauf verbunden
werden. Wegen der raschen Abkühlung durch das Druck
wasser ist diese Maßnahme in den meisten Fällen nicht
notwendig.
Claims (7)
1. Verfahren zum Herstellen von Pulver aus Metallegie
rungen mit Blei und/oder Cadmium als Schwermetallkomponenten, die an Luft Oxide
bilden, durch
Zerstäuben von Schmelzen dieser Metallegierungen mittels
Druckverdüsung durch ein fluides Medium, wobei die Me
tallegierung innerhalb eines geschlossenen Schmelzraumes
in einem Schmelztiegel erschmolzen wird und von dort die
Schmelze über einen Gießtrichter in eine Zerstäuberdüse
geleitet und durch das fluide Medium in eine Verdüsungs
kammer zerstäubt und in einem Flüssigkeitsbad aufgefan
gen wird, gekennzeichnet durch folgende
Verfahrensschritte:
- a) Das Erschmelzen erfolgt unter Schutzgas,
- b) beim Abguß wird die Schmelze über einen schutzgasge spülten Zwischenraum (20) in die Zerstäuberdüse (10) geleitet,
- c) dort wie die Schmelze durch Druckwasser als fluides Medium zerstäubt,
- d)das so erzeugte Pulver wird in Wasser aufgefangen und
- e) das Wasser wird im Kreislauf als Druckwasser zur Zer stäuberdüse zurückgeführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Schutzgas Stickstoff
verwendet wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An
spruch 1 oder 2, mit einem abgeschlossenen Behälter als
Schmelzraum, der einen kippbaren und heizbaren Schmelz
tiegel, einen Gießtrichter sowie eine Zerstäuberdüse
enthält, und mit einer sich daran anschließenden Verdü
sungskammern, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen Zerstäuberdüse (10) und der Ver
düsungskammer (11) ein separater Zwischenraum (20) vor
handen ist, der eine Schutzgaszufuhr (21) aufweist, und
daß die Verdüsungskammer (11) durch einen Auffangbe
hälter (12) mit Wasser abgeschlossen ist, der mit einem
Sammelbecke (13) verbunden ist, von dem der Zerstäu
berdüse (10) über eine Hochdruckpumpe (9) Wasser als
Druckmedium über eine Leitung zuführbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (20)
vom Gießtrichter (3) über einen Verschluß (5) abtrenn
bar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse
(10) ringförmig ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verdüsungskam
mer über einen Gas-Dampfaustritt (15) mit anschlie
ßendem Filter ( 17) mit einem Abluftkanal verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Filter (17)
und Abluftkanal eine Gaspumpe (18) mit Gaspuffer (19)
vorhanden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813104003 DE3104003A1 (de) | 1981-02-05 | 1981-02-05 | Verfahren zum herstellen von metallpulver oder metallegierungspulver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813104003 DE3104003A1 (de) | 1981-02-05 | 1981-02-05 | Verfahren zum herstellen von metallpulver oder metallegierungspulver |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3104003A1 DE3104003A1 (de) | 1982-08-26 |
DE3104003C2 true DE3104003C2 (de) | 1987-08-27 |
Family
ID=6124144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813104003 Granted DE3104003A1 (de) | 1981-02-05 | 1981-02-05 | Verfahren zum herstellen von metallpulver oder metallegierungspulver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3104003A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL2021507B1 (en) * | 2018-08-28 | 2020-03-09 | Space Xyz B V | Assembly and method for producing metal powder |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1558370A1 (de) * | 1966-11-28 | 1970-04-16 | Ne Metallkombinat Hettstedt Ve | Verfahren zur Herstellung von Metallpulver mit besonders niedrigen Oxid-,Nitrid- und Hydritgehalten sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens |
SE350416B (de) * | 1971-08-24 | 1972-10-30 | Stora Kopparbergs Bergslags Ab |
-
1981
- 1981-02-05 DE DE19813104003 patent/DE3104003A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3104003A1 (de) | 1982-08-26 |
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