EP1008407B1 - Einrichtung und Verfahren zur Herstellung von Metallpulver in Kapseln durch Verdüsung von Schmelzen - Google Patents

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EP1008407B1
EP1008407B1 EP99890354A EP99890354A EP1008407B1 EP 1008407 B1 EP1008407 B1 EP 1008407B1 EP 99890354 A EP99890354 A EP 99890354A EP 99890354 A EP99890354 A EP 99890354A EP 1008407 B1 EP1008407 B1 EP 1008407B1
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EP
European Patent Office
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powder
metal
metal powder
gas
separator
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EP1008407A2 (de
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Claes Tornberg
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Boehler Edelstahl GmbH
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F2009/0896—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 particle transport, separation: process and apparatus

Definitions

  • the invention relates to a device and to a method for Creation of starting material for powder metallurgy parts.
  • the invention relates to a device for the production of Metal powder from melts with at least one metallurgical vessel for Treating and / or providing the liquid metal, a Atomizing chamber with a nozzle part for atomizing the liquid metal, a separator for a classification of the formed metal powder, a Encapsulation system for introducing and closing it in a container as well as conveying and connecting means for powder transport in the device and Lines with regulators and terminals and the like for the provision of Verdüsungsmedien.
  • the invention comprises a method for the production of metal powder Melting, wherein liquid metal from a metallurgical vessel into a Atomizing introduced, in this by means of a gaseous medium atomized solidified and classed and formed in such a formed metal powder Capsules is filled, after which they are closed and further processing be supplied.
  • a method for the production of metal powder Melting wherein liquid metal from a metallurgical vessel into a Atomizing introduced, in this by means of a gaseous medium atomized solidified and classed and formed in such a formed metal powder Capsules is filled, after which they are closed and further processing be supplied.
  • the cheap Structural and in particular mechanical property features are compared with conventional goods, with high-alloyed PM materials improved because they have no gross primary excretion, even if the respective content of these precipitating elements is high
  • a powder metallurgical production of workpieces is essentially such that a molten metal in a thin stream into a cavity, a so-called Verdüsungshunt, introduced and the melt stream by means of one, a high kinetic energy having or effecting gas flow from nozzles, is divided into small droplets.
  • the droplets freeze when further wandering the chamber in a very short time and are called Powder grains collected. Then there is a further cooling and optionally a classification of the metal powder, which ultimately in a Metal capsule is enclosed, whereupon the capsules at a pressing be subjected to high temperature.
  • This hot pressing can be done by forging or rolling the deformation temperature brought capsules or by a hot-isostatic pressing (HIP-en) are carried out the same, wherein a Together sintering of the powder grains and a disappearance of the cavities between these erfollgen and a completely dense workpiece with extreme fine-grained all-around homogeneous structure arises.
  • HIP-en hot-isostatic pressing
  • a device for metal powder production can be a, substantially vertical or have a substantially horizontal atomization chamber, depending on the which Verdüsgungsart or direction is provided for the molten metal.
  • the invention is based on the object to provide apparatus for the production of metal powder from melts, which favored preferential solidification criteria of metal droplets, a special Having atomization chamber, an advantageous simple powder delivery in the Equipment used, closest possible powder grain packing for filling of Capsules provides and low overall height of the device as well as high Economy in the creation of facilities has.
  • the object of a device of the type mentioned is According to the invention solved in that the atomization chamber, which entry side is in communication with the metallurgical vessel and in its longitudinal extent is formed inclined at an angle down, discharge with a Um arrangementssteil interacts, to which part in continuation of the conveyor for the powder, an upturned tube connects and this riser in a disintegrator upstream of the separator opens, wherein the with the Desintegrator connected via a diverter valve connects with a separator a collecting container which itself with the interposition of a Shut-off device with an encapsulation system or powder capsule in conjunction can be brought.
  • the positioned after the riser in a high position disintegrator has the Advantage that the powder with the use of gravity easily a separator can be supplied, after which in the same way then the selected Powder fractions can be introduced into a collecting container.
  • the collection container has according to the invention on the discharge side a shut-off, so if necessary large quantities of powder according to the requirements in a variety of small Capsules can be bottled.
  • the parts atomizing chamber, riser, disintegrator, and separator Collecting container each at least one short-term detachable and attachable Have cleaning closure means or a similar cleaning opening and that the bypass part is designed to be removable.
  • the bypass part undloder the riser at least one feed for the pipe in the upward Directed effective carrier gas (s), are particularly favorable tunable Flow conditions and thus an advantageous powder delivery in the Facility accessible and it can be particularly effective the respective Internal pressure conditions are set up.
  • the powder which often during the manufacturing process, if necessary Depending on the batch, with different grain sizes over time, can occur a contribution into a capsule to be further treated, if the Collecting container on the bottom side at least one connection for the supply of gas to Homogenization of the powder fraction has.
  • the capacity of the collecting tank corresponds to the quantity of powder that is made a batch of liquid metal can be created in the distributor.
  • a pressure is adjustable, the order is more than 0.1 bar above ambient pressure.
  • the further aim of the invention is characterized in a generic method achieved that formed in the obliquely downwardly inclined atomization chamber Metal powder in the lower or discharge side area of the same merged, used in a downstream bypass part, introduced by means Conveyed gas in a pipe guide upwards into a disintegrator, in particular into a cyclone separator, introduced, disintegrated and subsequently is classified, whereupon the desired fractions of the powder in a container collected, in this flows through from below with gas and mixed in such a way whereupon after collection of a desired amount of homogenized powder Introducing the metal powder into a capsule and closing it respectively.
  • the advantages of the method according to the invention are, in particular, that at a sputtering of the liquid metal stream in the inclined Verdüsungshunt the trajectory of the droplets is increased and by the Atomizing medium early solidification and effective cooling the powder grains are effected.
  • the transport of the powder takes place with comparatively low gas flow through the chamber, so that a collecting and introducing the grains in the bypass part under favorable conditions given is.
  • the powder by conveying gas, which is a exerts further cooling effect, conveyed upwards and subsequently disintegrated, classified and placed in the sump, what plant and procedurally by a low heat load and by the Gravity effect is advantageous executable.
  • Particularly effective and Gütsteigernd for use in capsules according to the invention is a flow of the powder in the collecting tank with gas from below, because with it not only one homogeneous powder mixture formed but also a dense powder grain packing can be achieved.
  • An oxidation of the powder grain surfaces and an internal Inertgasbelastung Hot compacting to non-porous workpieces is preventable when the Production of the metal powder and its encapsulation while avoiding the ingress of air or at an overpressure of inert gas in the system.
  • each in one first process step atomized a charge or melt to metal powder and this is introduced after processing in at least one capsule and in this which is then postponed in a subsequent step of the process the arranged in the individual parts of the device cleaning closures carried out and the equipment parts are cleaned of powder residues, after which the cleaning openings are sealed and providing the Device for atomization of another batch takes place.
  • a molten metal is in one metallurgical vessel 2 and provided by means of a nozzle in the form of a thin Metal stream introduced into a Verdüsungshunt 3.
  • the metal stream 3 is through one of a gas nozzle part 12 in the upper region of the atomization chamber 3 exiting gas stream with high kinetic energy atomized and thereby formed powder grains are introduced into a bypass part 4.
  • a Delivery gas supply line 13 from the compressed gas line system 10 is an upward directed promotion of the powder in a riser 5, which by means of a Supply pipe 51 is connected to a disintegrator 6.
  • the atomizing and conveying gas is from the disintegrator in a gas return line 15 under Interposition of a filter 16, a gas cooler 17 and a fine filter 18th a pump 11 fed again.
  • a continuation of the metal powder from the Disintegrator 6 takes place with the interposition of a deflection valve 61 which a scrap portion of a powder scrap container 71 can be fed, wherein a Carrying into a separator 7 takes place.
  • desired powder fractions are subsequently in a collecting container. 8 introduced and at least temporarily in this by a mixed gas fed 14th homogenized.
  • a shut-off device 81 from the collecting container can processed metal powder of a molten metal 1 or a batch in one or in several powder capsule (s) are introduced.
  • the atomizing chamber 3 has a removable cover 31 of an upper cleaning opening and is discharge side to open by a method of the deflection part 4.
  • the riser 5 and the disintegrator 6 of Powder residues are cleaned.
  • the separator 7 and the Collecting 8 possible by removing the container covers.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung sowie auf ein Verfahren zur Schaffung von Vormaterial für pulvermetallurgisch herzustellende Teile. In engerer und genauerer Auslegung betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Herstellung von Metallpulver aus Schmelzen mit mindestens einem metallurgischen Gefäß zum Behandeln und/oder zur Bereitstellung des Flüssigmetalles, einer Verdüsungskammer mit einem Düsenteil zur Zerstäubung des Flüssigmetalles, einem Separator für eine Klassierung des gebildeten Metallpulvers, einer Kapselungsanlage zum Einbringen und Verschließen desselben in einem Behälter sowie Förder-und Verbindungsmittel zum Pulvertransport in der Einrichtung und Leitungen mit Reglern und Anschlüssen und dergleichen zur Bereitstellung von Verdüsungsmedien.
Weiters umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Metallpulver aus Schmelzen, bei welchem Flüssigmetall von einem metallurgischen Gefäß in eine Verdüsungskammer eingebracht, in dieser mittels eines gasförmigen Mediums zerstäubt erstarren gelassen und ein derart gebildetes Metallpulver klassiert und in Kapseln abgefüllt wird, wonach diese verschlossen sowie einer Weiterverarbeitung zugeführt werden. Pulvermetallurgisch hergestellte Werkstücke und Teile besitzen durchwegs feinkörniges isotropes Gefüge und somit auch vorteilhaft gleiche Materialeigenschaften unabhängig von der Beanspruchungsrichtung. Die günstigen Gefüge- und insbesondere mechanischen Eigenschaftsmerkmale sind verglichen mit konventionellen Gütern, bei hochlegierten PM-Werkstoffen weiters wesentlich verbessert, weil diese keine groben Primärausscheidungen aufweisen, auch wenn der jeweilige Gehalt der diese Ausscheidungen bewirkenden Elemente hoch ist. Eine pulvermetallurgische Herstellung von Werkstücken erfolgt im wesentlichen derart, daß eine Metallschmelze in einem dünnen Strahl in einen Hohlraum, eine sogenannte Verdüsungskammer, eingebracht und der Schmelzenstrahl mittels eines, eine hohe Bewegungsenergie aufweisenden bzw. bewirkenden Gasstromes aus Düsen, zu kleinen Tröpfchen zerteilt wird. Die Tröpfchen erstarren beim weiteren Durchwandern der Kammer in äußerst kurzer Zeit und werden als Pulverkörner gesammelt. Anschließend erfolgt ein weiteres Kühlen und gegebenenfalls ein Klassieren des Metallpulvers, welches letztlich in einer Metallkapsel eingeschlossen wird, worauf die Kapseln einem Preßvorgang bei hoher Temperatur unterworfen werden. Dieses Heißpressen kann durch Schmieden oder Walzen der auf Verformungstemperatur gebrachten Kapseln oder durch ein heiß-isostatisches Pressen (HIP-en) derselben ausgeführt werden, wobei ein Zusammensintern der Pulverkörner sowie ein Verschwinden der Hohlräume zwischen diesen erfollgen und ein vollkommen dichtes Werkstück mit äußerst feinkörniger allseitig homogener Struktur entsteht.
Eine Einrichtung zur Metallpulverherstellung kann eine, im wesentlichen vertikale oder eine, im wesentlichen horizontale Verdüsungskammer besitzen, je nach dem, welche Verdüsgungsart bzw. Richtung für die Metallschmelze vorgesehen ist.
Wird der das flüssige Metall zerstäubende Gasstrahl in Richtung des Schmeizenstromes nach unten geführt, wie dies beispielsweise bei einer Einrichtung gemäß SE-AS-421758 vorgesehen ist, so ist eine mit ihrer Längsaxe vertikal ausgerichtete Verdüsungskammer vorteilhaft einsetzbar. Allerdings weisen derartige Verdüsungseinrichtungen in ihrer Gesamtheit eine beträchtliche Höhe auf, was sich nachteilig auf die Anlagen und Hallenkosten auswirken kann.
Bei einem Zerstäubungsverfahren, bei welchem der Gasstrom seitlich mit einem Winkel von etwa 90° auf den in die Kammer eingeführten Metallstrom trifft, wie dies die WO 89/05197 offenbart, wird vorzugsweise eine in ihrer Längserstreckung im wesentlichen horizontal gerichtete Verdüsungskammer Anwendung finden. Derartige horizontale Kammern bauen zwar einrichtungstechnisch niedrig, müssen jedoch zumeist zusätzliche Gaseinlässe undloder weitere Mittel aufweisen, um die Erstarrung der Metalltröpfchen und den Pulvertransport zu fördern bzw. zu bewerkstelligen sowie deren thermische Belastung zu erniedrigen.
Bei sämtlichen Einrichtungen zur Herstellung von Metallpulver aus Schmelzen soll während des gesamten Erstellungsvorganges bis zur Pulverkapselung ein Luftzutritt weitestgehend vermieden werden. Diese Vorgabe erfordert einen großen anlagen- und verfahrenstechnischen Aufwand wobei, oft einige Servicearbeiten behindernd, nur unbedingt erforderliche Gefäßöffnungen mit besonders wirkungsvollen Abdichtungen in den Einrichtungen vorgesehen sind.
Nach einer Verarbeitung einer Schmelze zu Pulver können in der Einrichtung dergleichen Reste verbleiben, welche mit der Folgechargge ausgebracht und mit dieser weiterverarbeitet werden. Diese Restmengenaufmischung ist gegebenenfalls tolerierbar, wenn in der Folge gleichartige Schmelzen bzw. Schmelzen der gleichen Stahlmarke innerhalb des vorgeschriebenen engen Bereiches der chemischen Zusammensetzung zur Verarbeitung gelangen. Anderenfalls ist jedoch eine aufwendige und zeitraubende Reinigung der Verdüsungseinrichtung erforderlich undloder es muß der Vorlauf bzw. die zuerst anfallende Pulverteilmenge ausgeschieden und dem Abfall zugeteilt werden.
Bei einer Zerteilung des Schmelzenstromes in der Verdüsungskammer ist die Größe der gebildeten Tröpfchen bei unveränderter Gasbeaufschlagung von der Temperatur der Schmelze und insbesondere von der Geschwindigkeit bzw. vom ferrostatischen Druck, mit welchem diese in die Kammer geleitet wird, abhängig. Werden also die Temperatur des Bades undloder die Metallbadhöhe im metallurgischen Gefäß über die Verdüsungszeit nicht weitgehend konstant gehalten, so werden abhängigkeitsgemäß unterschiedliche Pulverkornklassen gebildet und können in der Folge in der Kapsel schichtweise eingelagert werden, wodurch in dieser zumindest in deren Längsrichtung Inhomogenitäten mit höheren Resthohlräumen entstehen.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung zur Herstellung von Metallpulver aus Schmelzen zu schaffen, welche bevorzugte Erstarrungskriterien der Metalltröpfchen begünstigt, eine besondere Verdüsungskammer aufweist, eine vorteilhafte einfache Pulververbringung in der Einrichtung verwendet, dichtestmögliche Pulverkornpackungen zur Füllung von Kapseln bereitstellt und geringe Bauhöhe der Einrichtung sowie hohe Wirtschaftlichkeit bei der Einrichtungserstellung aufweist.
Weiters ist es Ziel der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mittels welchen auf einfache und wirtschaftliche Weise Pulver aus Flüssigmetall herstellbar ist und von diesem Pulver Kapseleinlagen mit hoher Dichte und Homogenität erstellbar sind.
Die Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verdüsungskammer, welche eintragseitig mit dem metallurgischen Gefäß in Verbindung steht und in deren Längserstreckung mit einem Winkel nach unten geneigt ausgebildet ist, austragseitig mit einem Umführungsteil zusammenwirkt, an welchen Teil in Weiterführung des Förderweges für das Pulver, ein nach oben gerichtetes Rohr anschließt und dieses Steigrohr in einen dem Separator vorgeordneten Desintegrator mündet, wobei der mit dem Desintegrator über ein Ablenkventil verbundene Separator eine Verbindung mit einem Sammelbehälter aufweist, welcher selbst unter Zwischenlage eines Absperrorganes mit einer Kapselungsanlage bzw. Pulverkapsel in Verbindung bringbar ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß die Einzelteile der Einrichtung in ihrer jeweiligen Funktion hinsichtlich der hohen Anforderungen an das Metallpulver bzw. an das Endprodukt optimiert und synergetisch aufeinander abgestimmt sind sowie die Einrichtung in ihrer Gesamtheit hohe Wirtschaftlichkeit, Betriebssicherheit und Verfügbarkeit besitzt. Dabei bewirkt eine Schräglage der Verdüsungskammer eine der Flugparabel angepaßte Erstreckung und somit eine lange Abkühlzeit bzw. Erstarrungszeit der Metalltröpfchen im Verdüsungsmedium. In vorteilhafter Weise wird mittels des Umführungsteiles ein kleinräumiges Sammeln der Pulverkörner mit einem anschließenden Einbringen und Fördern in einem Steigrohr zum Separator erreicht. Dadurch werden einerseits Ansammlungen von Pulverresten in fördertechnischen Totlagen vermieden und andererseits die Höhe der Einrichtung in ihrer Gesamtheit verringert.
Der nach dem Steigrohr in einer Hochlage positionierte Desintegrator hat den Vorteil, daß das Pulver bei Ausnutzung der Schwerkraft leicht einem Separator zugeführt werden kann, wonach in gleicher Weise anschließend die gewählten Pulverfraktionen in einen Sammelbehälter einbringbar sind. Der Sammelbehälter besitzt erfindungsgemäß austragseitig ein Absperrorgan, sodaß gegebenenfalls große Pulvermengen den Erfordernissen entsprechend in eine Vielzahl von kleinen Kapseln abgefüllt werden können.
Um die Verfügbarkeit der Einrichtung weiter zu erhöhen, aber auch um deren gegebenenfalls erforderliche Reinigung bei einem Chargenwechsel mit hoher Effizienz in kleinen Zeiträumen auszuführen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Teile Verdüsungskammer, Steigrohr, Desintegrator, Separator und Sammelbehälter jeweils mindestes ein kurzzeitig lös- und befestigbares Reinigungsverschlußmittel bzw. eine dergleichen Reinigungsöffnung aufweisen und daß der Umführungsteil abnehmbar ausgeführt ist.
Sowohl eine Reinerhaltung als auch eine entsprechende kurzzeitige Reinigung der Verdüsungskammer wird gefördert, wenn der Neigungswinkel Alpha (α) oder Verdüsungskammer zwischen 5
Figure 00050001
° und 60
Figure 00050002
° beträgt. Gemäß der Erfindung werden dadurch auch die Erstarrung der Metalltröpfchen und die weitere Abkühlung der Pulverkörner günstig beeinflußt.
Wenn weiters, wie erfindungsgemäß vorgesehen sein kann, der Umführungsteil undloder das Steigrohr zumindest eine Zuführung für das im Rohr nach oben gerichtete wirksame Fördergas aufweist(en), sind besonders günstig abstimmbare Strömungsverhältnisse und damit eine vorteilhafte Pulverförderung in der Einrichtung erreichbar und es können besonders zielführend die jeweiligen Innendruckverhältnisse eingerichtet werden.
Das Pulver, welches oft während des Herstellungsvorganges gegebenenfalls chargenabhängig mit verschiedenen Korngrößen über die Zeit anfällt, kann vor einer Einbringung in eine Kapsel weiter behandelt werden, wenn der Sammelbehälter bodenseitig zumindest einen Anschluß für die Zufuhr von Gas zur Homogenisierung der Pulverfraktion besitzt.
Besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine wirtschaftliche Herstellung aber auch die Qualitätssicherung und Dokumentation des Erzeugnisses betreffend ist es, wenn das Fassungsvermögen des Sammelbehälters der Pulvermenge entspricht, die aus einer Charge Flüssigmetall im Verteiler erstellbar ist.
Zum Erreichen besonderer Erzeugnisgüte ist bevorzugt, wenn mittels eines Leitungssystems in allen mit Metallpulver beaufschlagten Teilen sowie den Gasreinigungs- und dergleichen Kühlkomponenten ein Druck einregelbar ist, der um mehr als 0,1 bar über dem Umgebungsdruck liegt.
Schließlich ist es für die Güte des Flüssigmetalles und die Verdüsungsergebnisse günstig, wenn der Schmelze im Verteiler Wärmeenergie zuführbar und/oder diese durch magnetische Mittel bewegbar ist.
Das weitere Ziel der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß das in der schräg nach unten geneigten Verdüsungskammer gebildete Metallpulver im unteren bzw. austragseitigen Bereich derselben zusammengeführt, in einen nachgeordneten Umführungsteil eingesetzt, mittels eingeleiteten Fördergases in einer Rohrführung nach oben gefördert, in einen Desintegrator, insbesondere in einen Zyklonseparator, eingebracht, desintegriert und nachfolgend klassiert wird, worauf die gewünschten Fraktionen des Pulvers in einem Behälter gesammelt, in diesem von unten mit Gas durchströmt und derart gemischt werden, worauf nach Sammlung einer gewünschten homogenisierten Pulvermenge ein Einbringen des Metallpulvers in eine Kapsel und ein Verschließen derselben erfolgen.
Die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß bei einem Zerstäuben des Flüssigmetallstromes in der geneigten Verdüsungskammer die Flugbahn der Tröpfchen vergrößert ist und durch das Verdüsungsmedium schon frühzeitig eine Erstarrung und eine wirksame Kühlung der Pulverkörner bewirkt werden. Der Transport des Pulvers erfolgt mit vergleichsweise geringem Gasdurchsatz durch die Kammer, sodaß ein Sammeln und Einbringen der Körner in den Umführungsteil unter günstigen Voraussetzungen gegeben ist. Vom Umführungsteil wird das Pulver durch Fördergas, welches eine weitere Kühlwirkung ausübt, nach oben gefördert und nachfolgend desintegriert, klassiert und in den Sammelbehälter eingebracht, was anlagen- und verfahrenstechnisch durch eine geringe Wärmebelastung und durch die Schwerkraftwirkung vorteilhaft ausführbar ist. Besonders wirkungsvoll und gütesteigernd für den Einsatz in Kapseln ist erfindungsgemäß ein Durchströmen des Pulvers im Sammelbehälter mit Gas von unten, weil damit nicht nur eine homogenes Pulvergemisch gebildet sondern auch eine dichte Pulverkornpackung erreicht werden können.
Eine Oxidation der Pulverkornoberflächen und eine innere Inertgasbelastung beim Heißkompaktieren zu porenfreien Werkstücken ist verhinderbar, wenn die Herstellung des Metallpulvers und dessen Kapselung bei Vermeiden von Luftzutritt bzw. bei einem Überdruck von Inertgas im System erfolgt.
Im Hinblick auf höchste Güteanforderungen an das Erzeugnis sowie optimale Qualitätssicherung und Dokumentation kann es günstig sein, wenn jeweils in einem ersten Verfahrensschritt eine Charge oder Schmelze zu Metallpulver verdüst und dieses nach einem Aufbereiten in mindestens eine Kapsel eingebracht und in dieser eingeschlossen wird, worauf in einem Folgeschritt des Verfahrens ein Offenstellen der in den einzelnen Teilen der Einrichtung angeordneten Reinigungsverschlüsse durchgeführt und die Einrichtungsteile von Pulverrückständen gesäubert werden, wonach die Reinigungsöffnungen abgedichtet werden und eine Bereitstellung der Einrichtung für eine Verdüsung einer weiteren Charge erfolgt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Eine Bezugszeichenliste ist den Erläuterungen vorgeordnet.
Bezugszeichenliste
1
Metallschmelze
2
metallurgisches Gefäß
21
Schmelzenbewegungseinrichtung
3
Verdüsungskammer
31
Abdeckung der obenen Reinigungsöffnung
4
Umführungsteil
5
Steigrohr
51
Zuführungsrohr zum Desintegrator
6
Desintegrator
61
Ablenkventil
62
Desintegratorabdeckung
7
Separator
71
Pulverschrottbehälter
8
Sammelbehälter
81
Absperrorgan
82
Behälterabdeckung
9
Pulverkapsel
10
Druckgasleitungssystem
11
Pumpe
12
Gasdüsenteil
13
Fördergaszuleitung
14
Mischungsgaszuleitung
15
Gasrückleitung
16
Filter
17
Gaskühler
18
Feinfilter
Wie in der Zeichnung schematisch dargestellt, wird eine Metallschmelze in einem metallurgischen Gefäß 2 bereitgestellt und mittels einer Düse in Form eines dünnen Metallstromes in eine Verdüsungskammer 3 eingebracht. Der Metallstrom 3 wird durch einen aus einem Gasdüsenteil 12 im oberen Bereich der Verdüsungskammer 3 austretenden Gasstrom mit hoher Bewegungsenergie zerstäubt und dabei gebildete Pulverkörner in einen Umführungsteil 4 eingebracht. Mittels einer Fördergaszuleitung 13 vom Druckgasleitungssystem 10 erfolgt eine nach oben gerichtete Förderung des Pulvers in einem Steigrohr 5, welches mittels eines Zuführungsrohres 51 an einen Desintegrator 6 angeschlossen ist. Das Verdüsungs- und Fördergas wird aus dem Desintegrator in einer Gasrückleitung 15 unter Zwischenschaltung eines Filters 16, eines Gaskühlers 17 und eines Feinfilters 18 einer Pumpe 11 wieder zugeführt. Eine Weiterführung des Metallpulvers aus dem Desintegrator 6 erfolgt unter Zwischenschaltung eines Ablenkventils 61 durch welches ein Schrottanteil einem Pulverschrottbehälter 71 zuführbar ist, wobei eine Einbringung in einen Separator 7 erfolgt. Mittels des Separators 7 erstellte gewünschte Pulverfraktionen werden nachfolgend in einen Sammelbehälter 8 eingebracht und zumindest zeitweise in diesem durch ein zugeleitetes Mischgas 14 homogenisiert. Mittels eines Absperrorganes 81 vom Sammelbehälter kann das aufbereitete Metallpulver einer Metallschmelze 1 bzw. einer Charge in einer oder in mehreren Pulverkapsel(n) eingebracht werden.
Zur Reinigung der Einrichtung, zum Beispiel für eine Verarbeitung einer zusammensetzungsungleichen Metallschmelze 1 sind verschließbare Reinigungsöffnungen vorgesehen. Die Verdüsungskammer 3 besitzt dafür eine abnehmbare Abdeckung 31 einer oberen Reinigungsöffnung und ist austragseitig durch ein Verfahren des Umlenkungsteiles 4 zu öffnen. Bei einer Abnahme des Zuführungsrohres 51 oder dergleichen und einem Entfernen der Desintegratorabdeckung 62 können das Steigrohr 5 und der Desintegrator 6 von Pulverrückständen gesäubert werden. Gleiches ist für den Separator 7 und den Sammelbehälter 8 durch Abnahme der Behälterabdeckungen möglich.

Claims (11)

  1. Einrichtung zur Herstellung von Metallpulver aus Schmelzen (1) mit mindestens einem metallurgischen Gefäß (2) zum Behandeln und/oder zur Bereitstellung des Flüssigmetalles, einer Verdüsungskammer (3) mit einem Düsenteil (12) zur Zerstäubung des Flüssigmetalles, einem Separator (7) für eine Klassierung des gebildeten Metallpulvers, einer Kapselungsanlage zum Einbringen und Verschließen desselben in einem Behälter sowie Förder- und Verbindungsmittel zum Pulvertransport in der Einrichtung und Leitungen mit Reglern und Anschlüssen und dergleichen zur Bereitstellung von Verdüsungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdüsungskammer (3), welche eintragseitig mit dem metallurgischen Gefäß (2) in Verbindung steht und in deren Längserstreckung mit einem Winkel (α) nach unten geneigt ausgebildet ist, austragseitig mit einem Umführungsteil (4) zusammenwirkt, an welchen Teil (4), in Weiterführung des Förderweges für das Pulver, ein nach oben gerichtetes Rohr (5) anschließt und dieses Steigrohr (5) in einen dem Separator (7) vorgeordneten Desintegrator (6) mündet, wobei der mit dem Desintegrator (6) über ein Ablenkventil (61) verbundene Separator (7) eine Verbindung mit einem Sammelbehälter (8) aufweist, welcher selbst unter Zwischenlage eines Absperrorganes (81) mit einer Kapselungsanlage (9) bzw. Pulverkapsel in Verbindung bringbar ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile Verdüsungskammer (3), Steigrohr (5), Desintegrator (6), Separator (7) und Sammebehaiter (8) jeweils mindestens ein kurzzeitig lös- und befestigbares Reinigungsverschlußmittel bzw. eine dergleichen Reinigungsöffnung (31, 51, 62, 72, 82) aufweisen und daß der Umführungsteil (4) abnehmbar ausgeführt ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel Alpha (α) der Vedüsungskammer zwischen 5
    Figure 00100001
    ° und 60
    Figure 00100002
    ° beträgt.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umführungsteil (4) und/oder das Steigrohr (5) mindestens eine Zuführung (13) für das im Rohr (5) nach oben gerichtete wirksame Fördergas aufweist.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (8) bodenseitig zumindest einen Anschluß (14) für die Zufuhr von Gas zur Homogenisierung der Pulverfraktionen besitzt.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des Sammelbehälters (8) der Pulvermenge entspricht, die aus einer Charge Flüssigmetall (1) im Verteiler (2) erstellbar ist.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Leitungssystemes (10,13,15) in allen mit Metallpulver beaufschlagten Teilen sowie den Gasreinigungs (16, 18)- und dergleichen Kühlkomponenten (17) ein Druck einregelbar ist, der um mehr als 0,1 bar über dem Umgebungsdruck liegt.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze (1) im Verteiler (2) Wärmeengergie zuführbar und/oder diese durch magnetische Mittel (21) bewegbar ist.
  9. Verfahren zur Herstellung von Metallpulver aus Schmelzen, bei welchem Flüssigmetall von einem metallurgischen Gefäß in eine Verdüsungskammer eingebracht, in dieser mittels eines gasförmigen Mediums zerstäubt, erstarren gelassen und ein derart gebildetes Metallpulver klassiert und in Kapseln abgefüllt wird, wonach diese verschlossen sowie einer Weiterverarbeitung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das in der schräg nach unten geneigten Verdüsungskammer gebildete Metallpulver im unteren bzw, austragseitigen Bereich derselben zusammengeführt, in einen nachgeordneten Umführungsteil eingesetzt, mittels eingeleiteten Fördergases in einer Rohrführung nach oben gefördert, in einen Desintegrator, insbesondere in einen Zyklonseparator, eingebracht, desintegriert und nachfolgend klassiert wird, worauf die gewünschten Fraktionen des Pulvers in einem Behälter gesammelt, in diesem von unten mit Gas durchströmt und derart gemischt werden, worauf nach Sammlung einer gewünschten homogenisierten Pulvermenge ein Einbringen des Metallpulvers in eine Kapsel und ein Verschließen derselben erfolgen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Metallpulvers und dessen Kapselung bei Vermeiden von Luftzutritt bzw. bei einem Überdruck von Intertgas im System erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in einem ersten Verfahrensschritt eine Charge oder Schmelze zu Metallpulver verdüst und dieses nach einem Aufbereiten in mindestens eine Kapsel eingebracht und in dieser eingeschlossen wird, worauf in einem Folgeschritt des Verfahrens ein Offenstellen der in den einzelnen Teilen der Einrichtung angeordneten Reinigungsverschlüsse durchgeführt und die Einrichtungsteile von Pulverrückständen gesäubert werden, wonach die Reinigungsöffnungen abgedichtet werden und eine Bereitstellung der Einrichtung für eine Verdüsung einer weiteren Charge erfolgt.
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