HU187915B - Method and apparatus for producing powder metals, particularly powders consist of aluminium and/or its alloys - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás fémpor, főleg alumíniumból és/vagy ötvözeteiből álló por előállítására, továbbá berendezés az eljárás foganatosítására. A találmány szerinti eljárás értelmében a 700-800 °C hőmérsékletű folyékony fémet és/vagy ötvözetet kúpos kialakítású furaton/furatokon átvezetve egy vagy több folyadéksugárra bontjuk, és a folyadéksugarat/sugarakat 1800—5600/perc fordulatszámon, 300—700 °C-on porlasztjuk. A találmány szerinti berendezés az 1. ábrán látható módon a folyékony fém és/vagy ötvözetei folyamatos fogadására szolgáló átfolyó tölcsérből (1) és alatta tengelyszimmetrikusan elhelyezett centrifugális porlasztó egységből (9) áll. Az átfolyó tölcsér alsó zárólemeze (3) egy vagy több, kúpos kialakítású nyílást (4) tartalmaz.

Description

méter egyidejű beállításával érhető el, ugyanakkor fennáll a porlasztó fúvókák eltörrődésének a veszélye, ami a lehűlésnél képződő oxidréteg következménye. Az ismert eljárásnál alkalmazott nagy fordulatszámok miatt gyakran kedvezőtlen önlengés (vibráció) lép fel, s ez csökkenti a berendezés élettartamát.

A találmány célja az ismert megoldásokkal kapcsolatos hátrányok kiküszöbölése, és olyan eljárás és berendezés biztosítása, amellyel gazdaságosan állíthatók elő fémporok a porrobbanás veszélye nélkül.

Azt találtuk, hogy a fenti célt elérjük, ha a 700— 800 °C hőmérsékletű folyékony fémet és/vagy ötvözetet kúpos kialakítású furaton/furatokon átvezetve egy vagy több folyadéksugárra bontjuk, és a folyadéksugarat/sugarakat 1800—5600/perc fordulatszámon, 300—700 °C-on porlasztjuk.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezésnek a folyékony fém és/vagy ötvözetei folyamatos fogadására szolgáló átfolyó tölcsére van, amelynek alsó zárólemeze egy vagy több kúpos kialakítású nyílást tartalmaz, az átfolyó tölcsér alatt pedig centrifugális porlasztó egység helyezkedik el tengelyszimmetrikusan.

A centrifugális porlasztó egység egyik találmány szerinti kiviteli alakja forgó tárcsához rögzített szórótestet tartalmaz, amelynek felülete homorú, előnyösen érdesített kialakítású.

A centrifugális porlasztó egység másik találmány szerinti kiviteli alakja csoportos elrendezésű porlasztó furatokkal ellátott porlasztó tégely, vagy csoportos elrendezésű furatokkal ellátott betétkorongokat és zárógyűrűt tartalmazó porlasztó tégely.

A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy a centrifugális erő felhasználásával történő fémporgyártásnál a fémolvadék áramlási tulajdonságait kedvezően befolyásolhatjuk, ha a fémolvadékot kúpos kialakítású fuaton/furatokon átvezetve egy vagy több folyadéksugárra bontjuk, és ezeket továbbítjuk a centrifugális porlasztó egységbe.

A találmány alapja az a további felismerés, hogy a porlasztó egység furatainak méretváltozását, illetve deformálódását elkerülhetjük, ha olyan kialakítású furatokat alkalmazunk, amelyek a forgástengely irányába kúposak.

A találmány szerinti berendezést az 1-3. ábra segítségével mutatjuk be közelebbről.

Az 1. és la. ábra a forgótárcsás porlasztó egységgel ellátott berendezés metszete.

A 2. és 2a. ábra á porlasztó tégelyt tartalmazó porlasztó egységgel ellátott berendezés metszete.

A 3. ábra a 2. ábrán látható berendezés A-val jelölt részét mutatja be metszetben részletesebben.

Amint az 1. ábrán látható, az 1 átfolyó tölcsér kónikus kialakítású, a 2 fala általában öntöttvasból vagy ¹ tűzálló anyaggal (samott, magnezit, tűzálló beton) bélelt acélköpenyből készül. Az 1 átfolyó tölcsér kúpcssága általában 4-5°. Az 1 átfolyó tölcsér 3 alsó zárólemeze célszerűen kerámiai anyag, amelynek egy vagy több 4 nyílása van. A 4 nyílások kónikus kiképzésűéi, ami ön¹ tisztító hatást biztosít. Az 1 átfolyó tölcsér alatt tengelyszimmetrikusan helyezkedik el a 9 porlasztó egység, amely az 1. ábra szerinti megoldásnál 5 forgó tárcsát és ehhez rögzített 6 szórótestei; tartalmaz. Az 5 forgó tárcsa meghajtása a 8 tengelynél történik alkalmas hajtóművel > (ez az ábrán nincs feltüntetve). A 6 szórótest általában

A találmány tárgya eljárás fémpor, főleg alumínium- i ból és/vagy ötvözeteiből álló por előállítására, továbbá '· berendezés az eljárás foganatosítására. :

A fémporok előállítására a gyártási igények megjele- i nése után számos módszert dolgoztak ki. Ipari méretek- 5 I ben napjainkig két alapvető eljárástípust fejlesztettek ki. ¹ Az egyik megoldásnál megfelelő féinötvözeteket mechanikus módszerekkel — őrléssel, zúzással, darálással — kellő ideig aprítják, majd szitasorokon vagy fluidizációs ¹ tornyokban osztályozzák. A másik ismert eljárástípusnál 10 folyékony fémből indulnak ki, s azt levegővel, közömbös gázzal vagy centrifugálással porlasztják fémporrá.

Az egyes konkrét esetekben alkalmazott eljárást a fémpor felhasználási célja, többnyire pedig a felhasznált fém tulajdonságai döntik el. 15

A mechanikus aprításhoz kis szilárdságú, ugyanakkor viszonylag rideg fémek alkalmazhatók. A berendezésben elhelyezett vágókések a fordulatszám és a behelyezett szita lyukmérete függvényében aprítják fel a fémet, többnyire jelentős mennyiségű porszerű frakciót is ké- 20 pezve. Az ismert őrlőberendezések sokfélék lehetnek, a legkorszerűbbek a Pallman típusú malmok.

A folyékony fémből kiinduló fémporgyártás lényege, hogy a folyékony fémsugarat 4 -6 bar nyomású levegővel porlasztva a keletkező fémport gyűjtőkamrába fújják. 25 Az így képződött részecskék jelentős része 0,06 nm-nél kisebb átmérőjű, ezért a levegővel robbanóképes elegyet képezhet, s ponobbanás következhet be.

A fémporok, különösen az alumíniumporok előállításánál a biztonságos üzemmenet megteremtése érdekében 30 kifejlesztették a centrifugálással történő előállítást.

A 3 241 948 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás centrifugális elven működő alumíniumporgyártó berendezést ismertet, amelynek a falán lévő furatokon a centrifugális erő hatására a folyékony alumí- 35 nium átpréselődik, a levegőbe érve tűszerű alakban a folyékony fémtől elszakad, majd lehűlve a hűtött gyűjtő asztalra vagy vízzel teli edénybe hull.

Ennek az ismert eljárásnak hátránya,hogy a porlasztókehelybe juttatott folyékony fém mennyisége csak ke- 40 vésse szabályozható, ezért igen gyakran a folyékony fém a kehely felső pereme mentén és nem a furatokon keresztül távozik, ami a keletkező fémport tönkreteszi.

További hátrány, hogy az öntöttvas kehely furatai a folyékony fém oldóképessége folytán gyorsan bővülnek, 45 illetve deformálódnak, ami a szemcseátmérők kívánt tartományát megváltoztatja. Emellett az öntőcsatornán áthaladó nagy mennyiségű fémolvadék az öntöttvas kehely ben lehűl, ezért a felületén oxidréteg képződik, ami a furatok gyakori eltömődéséhez vezet. 50

A 3 761 548 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szintén centrifugális elven alapuló fénrporgyártást ismertet. Ennél az ismert megoldásnál a fémkehely egy csőtengelyen van elhelyezve, amely a folyékony fémfürdőbe merül, s a forgás hatására az olvadékot 55 mintegy felszívja és a kehely palástfuratain keresztül a centrifugális erő az olvadékot kihajtja. Közömbös gáz bevezetését javasolják a kehelybe az oxidáció és az ezzel együttjáró oxidhártya képződésének megakadályozására.

A fenti ismert eljárás fő felhasználási területe fém- 50 golyócskák (sörétek) gyártása, ennélfogva a fő hangsúlyt a javított topográfiájú fémrészecskék előállítására fordították.

Az utóbbi ismert eljárás legnagyobb hátránya, hogy a megkívánt szemcseméret-tartomány csak igen sok para- 55 2

-2187 915 grafitból vagy más tűzálló anyagból készül, s a 7 felülete homorú, célszerűen érdesített.

Az 1 átfolyó tölcsér feladata a fém vagy fémötvözet megolvasztására szolgáló készülékből, például kemencéből vagy üstből érkező folyékony fém vagy fémötvözet 5 átmeneti befogadása és a 3 alsó zárólemezén lévő 4 nyílásokon keresztül való szabályozott sebességű folyamatos kiáramlásának biztosítása. A 4 nyílások mérete célszerűen 2,5—5 mm.

Az 1 átfolyó tölcsér alatt tengelyszimmetrikusan el- 10 helyezett 9 porlasztó egység a centrifugális erő hatására nagy szögsebességű forgásba hozza az egy vagy több sugárban felülről érkező fémolvadékot, amely ennek következtében kis átmérőjű részecskékre szakad.

A találmány szerinti berendezés 2. és 3. ábrán bemu- 15 tatott példaképpeni kiviteli alakjánál a 9 porlasztó egység a 10 porlasztó tégelyből áll, amely vagy csoportos elrendezésű 11 porlasztó furatokkal van ellátva, vagy csoportos elrendezésű 11 porlasztó furatokkal ellátott 13 betétkorongokat és 12 zárógyűrűt tartalmaz.

gyártása esetén elengedhetetlen elszívó és porleválasztó rendszerek.

A találmányt az alábbi példák segítségével részletesen ismertetjük.

1-6. példa

Aiuminiumpor előállítása

700—800 °C hőmérsékletű folyékony alumíniumot töltünk az 1 átfolyó tölcsérbe. Az 5 forgó tárcsát, illetve a 10 porlasztó tégelyt 300—700 °C közötti hőmérsékletre melegítjük elő. A hajtómű beindítása után megkezdjük a folyamatos alumíniumadagolást.

Az 1. és 2. példánál az 1. ábrán bemutatott forgótárcsás porlasztó egységet, míg a 3-6. példánál a 2. és 3. ábrán vázolt porlasztótégelyes porlasztó egységet alkalmazzuk. A'berendezések fontosabb jellemzőit, valamin! a kapott termék szemcseméret-eloszlását az 1. táb20 lázat bán tüntetjük fel.

I. táblázat

Példa száma:	1	2	3	4	5	6
Átfolyó tölcsér furatának
száma	6	6
mérete, mm	3	3,7
Tárcsaátmérő, mm	150	150	—	—	-	-
Porlasztó tégely
átmérője, mm	-	-	125	78	78	105
Porlasztó furat
átmérője, mm	-	-	1,6	1,6	1,6	1,3
Fordulatszám, 1/perc	4600	4600	2800	3150	4600	5400
Teljesítmény, kg/h	500	675	800	1050	1200	1250
Szemcseméret-eloszlás, %
1,4 mm felett	5,48	3,90	5,2	16.7	2,9	3,5
1—1,4 mm	13,10	23,60	22,5	27,8	26,0	8,3
0,63—1 mm	18,90	30,20	26,5	24,5	25,7	25,0
0,2-0,63 mm	59,30	40,10	45,5	31,0	45,2	62,0
0,1 -0,2 mm	3,01	1,20	0,3	—	0,12	1,0
0,06—0,1 mm	0,29	0,10	-	—	0,07	0,2
0,06 mm alatt	—	-	-	-	0,01	—

A 10 porlasztó tégely magasságának és átmérőjének aránya célszerűen 0,5-1,3. All porlasztó furatok mérete előnyösen 1,3-2,5 mm. A 13 betétkorongok például oxidkerámia anyagúak lehetnek.

A találmány szerinti eljárás és berendezés gazdaságos fémporgyártást tesz lehetővé. Az egy vagy több 4 nyílással ellátott 1 átfolyó tölcsér segítségével pontosan beállíthatjuk a fémolvadék adagolását a gravitáció felhasználásával, ugyanakkor a porlasztás hatásfokát javítja a 50 folyékony fém egy vagy több folyadéksugárra való bontása. A találmány szerinti porlasztó egység egyes szerkezeti elemei a nagy porlasztási teljesítmény melleit igen hosszú élettartamúak. Kiporzás nincs, ezért szükségtelenek az ismert berendezéseknél például az alumíniumpor 55

Az I. táblázatból kitűnik, hogy 0,06 mm-nél kisebb rés/.ecskeméretű, azaz egészen porszerű frakció nem képződik, így a porrobbanás veszélye nagyon csekély. A táb55 lázatból az is jól látható, hogy a viszonylag kis átmérőjű forgótárcsával is nagy a porlasztási kapacitás, ugyanakkor a kis átmérő hatására a forgó tárcsa önlengés nélkül működik.

Claims (9)

1. Eljárás fémpor, főleg alumíniumból és/vagy ötvözeteiből álló por előállítására, azzal jellemezve, hogy a 700-800 °C hőmérsékletű folyékony fémet és/vagy

-3187 915 ötvözetet kúpos kialakítású furaton/furatokon átvezetve egy vagy több folyadéksugárra bontjuk, és a folyadéksugarat/sugarakat 1800~5600/perc fordulatszámon, 300-700 C-on porlasztjuk.

2. Berendezés fémpor, főleg alumíniumból és/vagy ötvözeteiből álló por előállítására, azzal jellemezve, hogy a folyékony fém és/vagy ötvözetei folyamatos fogadására szolgáló átfolyó tölcsére (1) van, amelynek alsó zárólemeze (3) egy vagy több, kúpos kialakítású nyílást (4) tartalmaz, az átfolyó tölcsér (1) alatt pedig centri- 1 fugális porlasztó egység (9) helyezkedik el tengelyszimmetrikusan.

3. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a centrifugális porlasztó egység (9) forgó tárcsához (5) rögzített szórótestet (6) tártál- ₁ máz, amelynek felülete (7) homorú.

4. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a centrifugális porlasztó egység (9) csoportos elrendezésű porlasztó furatokkal (11) ellátott porlasztó tégely. (10). 2

5. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a centrifugális porlasztó egység (9) csoportos elrendezésű porlasztó furatokkal (11) ellátott betétkorongokat (13) és zárógyűrűt (12) tartal5 mazó porlasztó tégely. (10).

6. A 3. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szórótest (6) grafit vagy tűzálló anyagú, s felülete (7) érdesített.

7. A 4. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, 0 azzal jellemezve, hogy a porlasztó furatok (11) a porlasztó tégely (10) forgástengelye irányába kúpos kialakításúak.

8. Az 5. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a betétkorongok (13) oxidkerá5 mia anyagúak.

9. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az átfolyó tölcsér (1) fala (2) öntöttvas vagy tűzálló anyaggal bélelt acéllemez anyagú.

5 db ábra

Kiadja az Országos Találmányi Hivatal A kiadásért Felel: Himer Zoltán osztályvezető Megjelent: a Műszaki Könyvkiadó gondozásában COPYLUX Nyomdaipari és Sokszorosító Kisszövetkezet

-4187 915