PL81249B1 - - Google Patents

Description

Sposób wytwarzania proszków przez rozpylanie stopionego materialu wyjsciowego oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania proszków przez rozpylanie stopionego materialu wyjsciowego, w którym to sposobie strumien sto¬ pionego materialu jest rozpylany lub rozdzielany na drobne kropelki przy zetknieciu sie z czynni¬ kiem rozpylajacym, majacym zwykle postac plynu, skierowanym pod wysokim cisnieniem w formie strumieni na wspomniany strumien stopionego ma¬ terialu.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadzenie do stosowania tego sposobu.Wymagania stawiane produktom sproszkowanym lub granulowanym sa bardzo rózne, zaleznie od przeznaczenia tych produktów. Podstawowe wla¬ sciwosci produktów sproszkowanych sa okreslane ich skladem chemicznym, ksztaltem ziaren proszku oraz jego skladem ziarnowym, jak równiez mikro¬ struktura ziarenek.Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku sa prze¬ znaczone przede wszystkim do zastosowania przy wytwarzaniu proszków metali, a zwlaszcza proszku ze stali wysokostopowych przeznaczonego na wy¬ roby spiekane z proszków. Jednakze sposób ten i urzadzenie moga znalezc równiez zastosowanie przy wytwarzaniu innego rodzaju proszków.Przy wytwarzaniu proszków ze stali wysokosto¬ powych wymagane wlasciwosci otrzymywanego pro¬ szku sa zalezne zarówno od metody stosowanej przy ich spiekaniu, jak równiez od wymagan stawianych wyrobom spiekanym z tych proszków. Podstawowe 25 80 wlasciwosci wymagane od takich proszków, nieza¬ leznie od skladu stopowego materialu, to przede wszystkim niska zawartosc tlenu, to znaczy, ze pro¬ szek nie powinien byc powierzchniowo utleniony, a to ze wzgledu na fakt zawartosci w stalach wy¬ sokostopowych skladników tworzacych bardzo trwale tlenki, trudne do redukcji.Ponadto ziarna proszku powinny miec ksztalt kulisty oraz gladka powierzchnie, to znaczy bez pe¬ cherzyków i jam skurczowych.Od proszków tych wymaga sie równiez wlasciwe¬ go skladu ziaren oraz mozliwie najdrobniejszej mikrostruktury.Zgodnie z dotychczas stosowanymi sposobami wytwarzania proszków metali przez rozpylanie lub granulacje stopionego metalu, strumien cieklego metalu jest rozdrabniany przez skierowanie nan jednego lub kilku strumieni odpowiedniego czynni¬ ka rozpylajacego, zwykle w postaci plynu, na przy¬ klad gazu lub cieczy lub tez ich mieszaniny, ko¬ rzystnie pod wysokim cisnieniem i pod katem ostrym do strumienia cieklego metalu. Na skutek tego metal zostaje rozdzielony na bardzo drobne czastki lub kropelki, które sa nastepnie gromadzo¬ ne, po ochlodzeniu ich do takiego stopnia, aby ule¬ gly zestaleniu i osiagnely taka temperature, zeby nie bylo niebezpieczenstwa sklejania sie wzajem¬ nego tych czastek. W celu wystarczajacego ochlo¬ dzenia kropelek metalu stosuje sie czejsto w zna¬ nych sposobach wytwarzania proszków i granula- 812493 ; ,' ~ tów gromadzenie proszku na dnie zbiornika zawie¬ rajacego ciekla kapiel chlodzaca, w wiekszosci przypadków wode. Jednakze gdy czynnik rozpyla¬ jacy zawiera tlen, taka kapiel wodna powoduje po¬ wierzchniowe utlenianie czastek metalu, co powo¬ duje, ze sposób ten nie nadaje sie do wytwarzania proszków z materialów tworzacych tlenki trwale, których redukcja jest bardzo trudna.W znanych sposobach wytwarzania proszków stosowane sa rózne uklady dysz doprowadzajacych plyn rozpylajacy. Najczesciej stosowany jest uklad otaczajacy strumien stopionego metalu, w których plyn rozpylajacy jest kierowany na strumien cie¬ klego metalu badz przez pierscieniowa szczeline, badz przez szereg obwodowych otworków w postaci jednego lub wielu strumieni, których tory leza na powierzchni stozka o wierzcholku znajdujacym sie w osi strumienia rozpylanego metalu lub tez prze¬ cinaja te os w kilku punktach na jej dlugosci.Podczas badania róznych sposobów wytwarzania proszków przy uzyciu plynu rozpylajacego, który jest kierowany przynajmniej z dwóch stron, pod katem ostrym, na strumien cieklego metalu, zostalo stwierdzone, ze zasadniczo niemozliwym jest unik¬ niecie wyrzucania cieklego metalu w mniejszym lub wiekszym stopniu na jedna strone osi wyply¬ wajacego strumienia oraz przemieszczania go w kierunku przeciwnym do kierunku wyplywu. Zo¬ stalo równiez stwierdzone, ze to wyrzucanie na bok podczas procesu rozpylania jest szkodliwe dla pra- 30 widlowego rozdrabniania strumienia cieklego me¬ talu na drobne kropelki, które jest wymagane dla uzyskania jednorodnego i drobnoziarnistego prosz¬ ku. Oczywistym jest, ze zjawisko to wystepuje na skutek tego, ze poszczególne strumienie czynnika 35 rozpylajacego nie spotykaja sie w jednym punk¬ cie, co jest praktycznie niemozliwe. Zamiast tego poszczególne strumienie plynu rozpylajacego natra¬ fiaja na strumien metalu w krótkich odstepach.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wymie- 40 nionych niedogodnosci znanych sposobów i umozli¬ wienie otrzymywania proszku metalowego nie utle¬ nionego powierzchniowo, o jednorodnym i kulistym ziarnie, bez wad powierzchniowych.Dla osiagniecia tego celu postawiono sobie za za- 45 danie opracowanie sposobu wytwarzania proszku metalowego, który umozliwilby chlodzenie rozpy¬ lonego metali* bez ryzyka jego utleniania oraz uzy¬ skania mozliwie jednorodnego ziarna zarówno pod wzgjedem ksztaltu jak i wielkosci. 50 Okazalo sie nieoczekiwanie, ze proces rozpylania przebiega znacznie korzystniej, jesli strumien sto¬ pionego metalu,. majacy charakter zasadniczo jed¬ nolity, zostaje najpierw odchylony od osi wyplywu prggz pierwszy strumien plynu rozpylajacego, który 55 zmusza strumien metalu do zmiany kierunku i po- WQduJe dalszy, przeplyw strumienia metalu zgodny z ^runkiem strumienia plynu rozpylajacego. Jesli teraz strumien metalu utrzymujacy sie na powierz¬ chni strumienia plyiiu rozpylajacego zostanie prze- 60 ciety Idrug^ini strumieniem plynu rozpylajacego w ojjpówitecjiiiej. odleglosci ód miejsca, w którym stru- rnje£ metalu spojEkal. sie;z 'pierwszym strumieniem tegLQ^ clynu, ta ojaazuje sie, ze nastepuje prawie cal¬ kowite '"rozpylenie dopitowadzahegó ; ihetaiu i ten 65 249 4 drugi strumien rozprasza metal na jednakowe drobne czastki. Nalezy przypuszczac, ze zasadnicze rozpylenie na drobne kropelki nastepuje w miejscu zalamania sie strumienia cieklego metalu pod 5 wplywem skierowanego nan pierwszego strumienia plynu rozpylajacego, kiedy zasadniczy kierunek wyplywu cieklego metalu zostaje zmieniony i metal ten uzyskuje energie kinetyczna od strumienia tego plynu rozpylajacego. Ta energia kinetyczna zostaje 10 przeksztalcona czesciowo na energie powierzchnio¬ wa powodujaca przynajmniej czesciowe rozdziele¬ nie strumienia metalu na krople, które z kolei uzy¬ skuja takie przyspieszenie, ze podlegaja dalszemu podzialowi. Druga przemiana energii kinetycznej 15 na energie powierzchniowa nastepuje w punkcie przeciecia sie z drugim strumieniem plynu rozpy¬ lajacego, gdzie stopiony metal i juz powstale kro¬ pelki podlegaja dalszemu rozdrobnieniu.Na podstawie tych stwierdzen rozwiazano posta- 20 wione zadanie i opracowano sposób wytwarzania proszku wedlug wynalazku, polegajacy na tym, ze dwa plaskie strumienie tego samego plynu rozpy¬ lajacego kieruje sie z dwóch przeciwnych stron na strumien cieklego metalu, przy czym strumienie te 25 skierowuje sie wzgledem siebie pod katem 25 do 60°, przyjmujac ich kierunek wyjsciowy, a pierw¬ szy strumien plynu rozpylajacego kieruje sie pod katem 30 do 60°, korzystnie 40 do 45° wzgledem wyjsciowego kierunku strumienia cieklego metalu i doprowadza sie do przeciecia obu strumieni ply¬ nu rozpylajacego ze strumieniem cieklego metalu w takiej odleglosci od siebie, aby strumien cieklego metalu, pod wplywem energii kinetycznej pierw¬ szego strumienia plynu rozpylajacego, zdazyl zmie¬ nic swój kierunek na kierunek zgodny z kierun¬ kiem przeplywu tego pierwszego strumienia, two¬ rzac na jego powierzchni warstwe przynajmniej czesciowo rozdzielona na swobodne kropelki, zanim strumien cieklego metalu, pozostajac jeszcze w sta¬ nie nie zakrzeplym, osiagnie miejsce przeciecia obu strumieni plynu rozpylajacego, gdzie zostaje osta¬ tecznie rozpylony na drobne kropelki, które po ze¬ staleniu tworza proszek.Ten drugi strumien plynu rozpylajacego jest równiez wazny, poniewaz rozdziela równomiernie strumien metalu na drobne czastki, co z kolei ulat¬ wia, miedzy innymi, proces chlodzenia tych czastek.Poniewaz pierwszy strumien plynu rozpylajacego jest przeznaczony, miedzy innymi, do rozszerzenia strumienia cieklego metalu i utworzenia z niego cienkiej warstwy, szerszej niz poczatkowa szerokosc strumienia metalu, to ten strumien plynu rozpyla¬ jacego musi byc znacznie szerszy od strumienia metalu. Rozszerzenie strumienia metalu powoduje z kolei koniecznosc, aby drugi strumien plynu roz pylajacego byl szerszy od pierwszego.Ten drugi strumien musi, oczywiscie, byc rów¬ niez zawsze szerszy od strumienia metalu. Aby sto¬ piony metal zmienil swój kierunek i rozprzestrzenil sie na powierzchni pierwszego strumienia plynu rozpylajacego po przecieciu sie z tym strumieniem odleglosc miejsca przeciecia sie tego strumienia ze strumieniem metalu od miejsca przeciecia sie stru¬ mienia metalu z drugim strumieniem plynu rozpy¬ lajacego nie powinna byc mniejsza niz dwukrotna.5* 81 249 6 szerokosc ewentualnie srednica strumienia metalu mierzona bezposrednio przed zetknieciem sie z pierwszym strumieniem plynu rozpylajacego. Jesli odleglosc pomiedzy tymi dwoma miejscami prze¬ ciecia jest zbyt mala, to wyniki uzyskuje sie takie 5 same jak przy stosowaniu dotychczasowych sposo¬ bów, gdzie strumien metalu przecina oba strumie¬ nie w punkcie ich wzajemnego przeciecia, ale ze wzgledu na malo dokladne zesrodkowanie tych strumieni jeden z nich przecina strumien metalu 10 wczesniej niz drugi. To niedokladne zesrodkowanie powoduje znaczny wzrost odpadów w postaci spla¬ szczonych ziaren proszku, a ponadto otrzymane ziarna róznia sie znacznie wielkoscia.Przy rozpylaniu metalu sposobem wedlug wyna- 15 lazku opisanym powyzej, w którym strumien me¬ talu jest zmuszany do zmiany kierunku przeplywu w dwóch róznych miejscach, najlepsze rezultaty uzyskuje sie, jesli oba strumienie plynu rozpylaja¬ cego maja szerokosc znacznie wieksza od ich gru- 20 bosci. Takie ksztalty strumieni uzyskuje sie przez zastosowanie dysz szczelinowych rozmieszczonych po obu stronach strumienia metalu, których szcze¬ liny wylotowe sa zasadniczo równolegle wzgledem siebie. Strumienie z tych dysz powinny byc nator 25 miast kierowane pod katem do strumienia metalu.Odleglosc pomiedzy dwoma miejscami odchylenia strumienia metalu nie powinna byc tak duza, aby metal mial czas zakrzepnac, zanim nastapi jego ostateczne rozpylenie za pomoca drugiego strumie- 30 nia. Oczywiscie te kropelki, które uzyskaly juz za¬ dana wielkosc po zetknieciu sie z pierwszym stru¬ mieniem plynu rozpylajacego, moga ulec zestaleniu, zanim zetkna sie z drugim strumieniem, ale w za¬ sadzie zalecane jest, aby material rozpylany w ca- 35 losci docieral do drugiego strumienia w stanie cie¬ klym.Z tego wzgledu odleglosc pomiedzy miejscami przeciecia sie obu strumieni ze strumieniem ciekle¬ go metalu nie powinna przekraczac 20-krotnej sze- 40 rokosci strumienia metalu mierzonej bezposrednio przed zetknieciem sie z pierwszym strumieniem plynu rozpylajacego.Ze wzgledu na mozliwosc splaszczenia czastek metalu podczas rozpylania kat pomiedzy strumie- 45 niami plynu rozpylajacego i strumieniem cieklego metalu powinien byc stosunkowo niewielki, najko¬ rzystniej rzedu 20 do 30°. Z drugiej strony istnieje jednak niebezpieczenstwo zawracania metalu w kie¬ runku dysz rozpylajacych, co moze pociagnac za so- 50 ba ich zatkanie lub splaszczenie czastek rozpylone¬ go metalu przez zaklócenie przeplywu strumieni rozpylajacych. Jest to powazna wada, poniewaz zo¬ stalo stwierdzone, ze zwiekszenie kata pomiedzy strumieniem rozpylajacym z strumieniem metalu 55 ma korzystny wplyw na wielkosc i jednorodnosc ziarna.Przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku pierwszy strumien rozpylajacy moze dzialac bez zaklócen spowodowanych drugim strumieniem przy 60 zachowaniu duzej energii kinetycznej, jesli kat po¬ miedzy tym strumieniem a strumieniem cieklego metalu nie przekracza 60°. Zostalo stwierdzone, ze pierwszy strumien rozpylajacy powinien tworzyc ze strumieniem metalu kat o wielkosci od 30 do 60°, 65 korzystnie od 40 do 45°, podczas gdy kat zawarty pomiedzy pierwszym i drugim strumieniem plynu rozpylajacego powinien miescic sie w granicach od 25 do 60°. Nalezy równiez zauwazyc, ze drugi stru¬ mien rozpylajacy nie powinien byc skierowany w stosunku do pierwotnego strumienia metalu pod katem wiekszym niz —10°. Przez kat ujemny nalezy rozumiec odchylenie katowe drugiego strumienia rozpylajacego w stosunku do osi strumienia metalu przed jego zetfcniieciem sie z pierwszym strumie¬ niem. Wartosc katów jest zawsze liczona w sto¬ sunku do osi lub plaszczyzny symetrii strumieni o tym samym kierunku.Zostalo stwierdzone, ze szczególnie korzystnym jest, jesli kierunek drugiego strumienia rozpylaja¬ cego jest zasadniczo równolegly do pierwotnego kierunku strumienia metalu, podczas, gdy pierwszy strumien rozpylajacy tworzy ze strumieniem me¬ talu kat od 40 do 45°. Dopuszczalne katy ujemne pomiedzy drugim strumieniem rozpylajacym a stru¬ mieniem metalu nie sa raczej tak korzystne, jak równolegly kierunek tych strumieni. Ujemne katy drugiego strumienia rozpylajacego powoduja zwiek¬ szenie dlugosci odcinka pomiedzy miejscami prze¬ ciecia sie strumienia rozpylajacego ze strumieniem metalu a wylotem dyszy, co z kolei oznacza zmniej¬ szenie energii kinetycznej strumienia rozpylajacego.W sposobie opisanym powyzej wazne jest, aby strumienie rozpylajace byly tak ostre i dokladnie ograniczone, jak to tylko jest mozliwe i aby odle¬ glosc pomiedzy dyszami dla plynu rozpylajacego, którym najkorzystniej jest gaz obojetny, na przy¬ klad argon, byla taka, aby uzyskac mozliwie naj¬ wyzsza energie kinetyczna strumieni rozpylajacych.Szerokosc i grubosc strumieni plynu rozpylajacego, jak równiez ich predkosc wyplywu ii wydatek mo¬ ga byc zmieniane przez zmiane dlugosci i szeroko¬ sci szczelin dyszowych oraz przez regulacje cisnie¬ nia gazu. Szerokosc strumienia cieklego metalu moze byc równiez regulowana w pewnym zakresie.Wykorzystujac te zmienne oraz zmieniajac katy pomiedzy strumieniami, mozna dostosowac sposób do zadanego ksztaltu i wymiaru ziaren sproszko¬ wanego materialu.W celu uzyskania mozliwie najostrzejszego i wy¬ starczajaco szerokiego strumienia rozpylajacego wykonano specjalne dysze szczelinowe. Ksztalt esaz kierunek ustawienia tych dysz w stosunku do stru¬ mienia metalu równiez stanowia przedmiot wyna¬ lazku w ramach urzadzenia do stosowania tego spo¬ sobu. Te dysze szczelinowe moga posiadac badz po¬ jedyncza wzdluzna szczeline lub szereg szczelin ukosnych, mozliwie nakladajacych sie wzajemnie, badz tez szczeline o krawedziach w ksztalcie zebów pily.Srednica strumienia cieklego metalu nie powinna byc zbyt duza, ale moze byc zmieniana w pewnym zakresie bez zmiany cech charakterystycznych wy¬ twarzanego proszku, jesli predkosc oraz wydatek strumieni rozpylajacych nie zostana równiez zmie* nione.Sposób wedlug wynalazku opracowano ze szcze¬ gólnym przeznaczeniem do wytwarzania proszków ze stali wysokostopowych stanowiacych surowiec w metalurgii proszków. Srednica strumienia cie-81249 7 8 klego metalu w przypadku takiej stali powinna byc rzedu 8 mm. Oczywiscie mozna stosowac wieksza ildsc strumieni metalu wylewanych z jednej kadzi lub innego naczynia odlewniczego.Wtedy strumienie rozpylajace powinny miec taka 5 szerokosc, aby objely kilka strumieni metalu. W ce¬ lu uzyskania proszku o wyzszej jakosci korzystne jest stosowanie chlodzenia rozpylonych czastek przez swobodne opadanie w wysokiej wiezy. Jesli czastki rozpylonego metalu nie sa zestalone wy- io . starezajaco, to napotykajac na drodze stale prze¬ szkody moga one ulegac deformacji i tracic wyma¬ gany od nich ksztalt kulisty. Chlodzenie rozpylo¬ nych czastek metalu moze odbywac sie calkowicie lub czesciowo w zlozu fluidalnym. is Najkorzystniejszym plynem rozpylajacym jest argon, a rozpylone czastki metalu moga byc rów¬ niez chlodzone w atmosferze argonu, aby uzyskac proszek calkowicie wolny od tlenków. Proszek wy¬ twarzany sposobem wedlug wynalazku, jak stwier- 20 dzono, ma bardzo wysoka jakosc, charakteryzujac sie bardzo jednorodna wielkoscia ziaren oraz ich prawie idealna kulistoscia, co ma bardzo duze zna¬ czenie przy spiekaniu prasowanych proszków. Jed¬ norodnosc ziaren ulatwia prasowanie proszku, 00 25 jtist bardzo korzystne dla dalszej jego przeróbki i uzytkowania. Proszek otrzymany sposobem we¬ dlug wynalazku, moze byc uzyty na przyklad do wytwarzania spiekanych wyprasek.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy- 30 Wadzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie do stosowania sposobu we¬ dlug wynalazku w przekroju wzdluznym, fig. 2 — odmiane rozwiazania urzadzenia do stosowania sposobu wedlug wynalazku w przekroju poprzecz- 35 nym, fig. 3 — fragment urzadzenia z fig. 1 lub 2 w przekroju poprzecznym, fig. 4—7 — rózne roz¬ wiazania dysz rozpylajacych, fig. 8 — wzajemny uklad dysz rozpylajacych, a fig. 9 — schematyczny rozklad katów^ istotnyeh dla sposobu wedlug wy- 40 nalazku.Urzadzenie przedstawione na fig. 1 sklada sie z komory granulacyjnej 1 wykonanej np. ze stali nierdzewnej. Jesli czastki rozpylonego metalu maja byc chlodzone podczas ich swobodnego opadania, 45 komora ta musi byc bardzo wysoka. Komora stoso¬ wana w przykladzie opisanym ponizej miala 8 m wysokosci. W celu umozliwienia stosowania nizszej komory granulacyjnej urzadzenie pokazane na fig. 1 posiada w dolnej czesci komory zloze fluidalne 2, 50 które sztucznie przedluza czas zwieszenia w prze¬ strzeni czastek rozpylonych.To zloze, fluidalne 2 jest utworzone przez szereg strumieni argonu wprowadzonych do dolnej czesci komory 1 poprzez szereg dysz 41 usytuowanych 55 pierscieniowo wzgledem zloza. Wokól dolnej czesci komory 1 i wokól zloza fluidalnego 2 znajduje sie plaszcz chlodzony woda 3, który jest wyposazony w króciec wlotowy 38 i króciec wylotowy 39. Ten plaszcz chlodzony woda moze równiez otaczac cala 60 komore granulacyjna. W celu poprawienia warun¬ ków chlodzenia w komorze 1 mozna równiez zasto¬ sowac wewnetrzne chlodzenie z wewnetrznym obie¬ giem gazu.' Podczas procesu rozpylania komora 1 powinna 65 byc wypelniona gazem obojetnym, na przyklad ar¬ gonem, który moze byc równiez wykorzystany do utrzymywania zloza fluidalnego, tak ze unika sie utleniania powierzchniowego rozpylonych czastek metalu.W scianie komory umieszczony jest króciec wy¬ lotowy 42 dla nadmiaru gazu. Gotowy proszek jest usuwany z komory granulacyjnej 1 poprzez obro¬ towy zawór 40. Na szczycie komory granulacyjnej 1 znajduje sie kadz odlewnicza zawierajaca stopiony metal i wyposazona w otwór spustowy 5, poprzez który wyplywa strumien cieklego metalu pomiedzy dwie dysze rozpylajace 6 i 7. Dysze te maja postac prostych szczelinowych otworów przebiegajacych zasadniczo równolegle wzgledem siebie w kierunku prostopadlym do plaszczyzny rysunku.Ksztalt tych otworów moze byc zmieniany. Moga miec one na przyklad ksztalt zwezajacych sie dysz de Lavara zwiekszajacych predkosc wyplywu gazu.Na fig. 3 przedstawiona jest wlasnie taka dysza typu de Laval'a.Dysze 6 i 7, do których doprowadzany jest argon pod wysokim cisnieniem poprzez przewody 8 i 9, sa uksztaltowane i skierowane w taki sposób, ze dy¬ sza 6 kieruje strumien gazu pod katem okolo 45° w stosunku do strumienia metalu, tak ze strumien ten zostaje odchylony w kierunku wyplywu stru¬ mienia argonu, a nastepnie przeciety drugim stru¬ mieniem z dyszy' 7 skierowanym zasadniczo rów¬ nolegle do pierwotnego kierunku strumienia meta¬ lu. Strumien metalu zostaje w ten sposób rozpylony na drobne kropelki 10, które sa chlodzone podczas opadania na dno komory 1 oraz w zlozu fluidal¬ nym 2, a nastepnie usuwane poprzez zawór 40.Urzadzenie pokazane na fig. 2 sklada sie z kadzi odlewniczej 11 wypelnionej cieklym metalem, któ¬ ry poprzez otwór spustowy 12 jest doprowadzany do komory granulacyjnej 16 tworzac bezposrednio po opuszczeniu otworu spustowego zasadniczo po¬ ziomy strumien metalu. Przy otworze spustowym 12 znajduja sie dwie dysze 13 i 14 doprowadzajace argon i podobne do dysz 6 i 7 z poprzedniego przy¬ kladu. Poprzez dysze 13 doprowadzany jest stru¬ mien argonu, który jest kierowany pod katem 45a w stosunku do strumienia metalu. Strumien meta¬ lu zostaje wiec odchylony w kierunku wyplywu strumienia argonu, a nastepnie napotyka na na¬ stepny strumien z dyszy 14 zasadniczo równolegly do pierwotnego kierunku strumienia metalu wy¬ plywajacego z kadzi.Ciekly metal zostaje wiec rozdrobniony na drob¬ ne kropelki 5, które opadajac swobodnie w komo¬ rze 15 podlegaja chlodzeniu. Zastosowanie pozio¬ mego strumienia cieklego metalu i odpowiedni kie¬ runek i cisnienie rozpylajacego plynu powoduje, ze urzadzenie moze byc wydluzone, zamiast miec duza wysokosc. Komora granulacyjna 16 jest wy¬ posazona w chlodzona powierzchnie 17, po której czastki nie mogace pozostac zawieszone w prze¬ strzeni staczaja sie w dól do najnizszego punktu 18 komory 16 bez widocznego ich uszkodzenia. W dol¬ nej czesci 18 komory proszek zostaje usuniety za pomoca przenosnika slimakowego 43. Mozna tutaj równiez zastosowac zloze fluidalne dla jeszcze lep¬ szego chlodzenia kropelek. Komora 16 jest równie!0 81249 10 wyposazona w króciec wylotowy 44 dla odprowa¬ dzania nadmiaru argonu.Fig. 3 przedstawia szczególowo konstrukcje dyszy dla plynu rozpylajacego, w tym przypadku argonu.Taka dysza moze byc z powodzeniem uzywana w urzadzeniu fig. 1 i 2. Na fig. 3 pokazano równiez czesc plyty 19, która moze byc wykonana ze stali lub podobnego materialu, w której wykonany jest otwór 20 dla strumienia cieklego metalu oraz dwa kanaly 21 i 22 do doprowadzania argonu do dysz 23, 24, które z kolei sa zamocowane do plyty 19.Dysze moga byc zamocowane do plyty przez spa¬ wanie lub za pomoca srub. Pomiedzy kanalami 21, 22 i dyszami 23, 24 wykonane sa kanaly laczace.Kadz odlewnicza jest ustawiana przy plycie po jej stronie przeciwnej do dysz.Na tej figurze jest pokazana linia przerywana os pierwotnego strumienia metalu oraz osie obu stru¬ mieni rozpylajacych. Otwory dyszowe 26, 27 prze¬ biegaja prostopadle do plaszczyzny rysunku i sa przykryte nakrywkami 28, 29 równiez przebiegaja¬ cymi prostopadle do plaszczyzny rysunku.W nakrywkach 28, 29 wykonane sa rowki 30, 31.Po przykryciu otworów dyszowych 26, 27 nakryw¬ kami 28, 29 rowki 30, 31 tworza waskie kanaly dla wyplywajacego pod cisnieniem argonu. Dlugosc rowków 30 jest wieksza od poczatkowej srednicy strumienia metalu, a rowki 31 sa dluzsze od row¬ ków 30. Nakrywki 28, 29 moga byc zamocowane do dysz 23, 24 za pomoca srub nie pokazanych na ry¬ sunku.Na fig. 4, 5, 6 i 7 pokazano dwa rózne typy dysz odpowiednio w przekroju pionowym i poziomym.Fig. 8 przedstawia obie dysze, dla dwóch stru¬ mieni gazu rozpylajacego, w przekroju pionowym.Dysze pokazane na fig. 4 do 7 skladaja sie z dwóch czesci 34 i 35, w których wyciete sa rowki otwarte z jednej strony.Obie czesci 34 i 35 maja na czesci jednej ze swych krawedzi naciecia w ksztalcie zebów pily. Gdy obie czesci 34 i 35 zostaja polaczone ze soba, to uzyskuje sie badz jedna ciagla szczeline o ksztalcie zebów pily, jak to widac na fig. 4, lub szereg oddzielnych ukosnych szczelin, jak pokazano na fig. 6.Oczywiscie dla uzyskania takich szczelin wyso¬ kosci zabków w obu czesciach 34, 35 musza miec mniejsza wysokosc od odpowiadajacych im wyciec w czesci przeciwleglej. Rodzaj szczeliny, to znaczy czy szczelina jest ciagla lub tez czy dysza zawiera szereg oddzielnych ukosnych szczelin, zalezy od wzajemnego polozenia czesci 34 i 35 wzgledem sie¬ bie.Fig. 9 przedstawia graficznie zakresy poszczegól¬ nych katów, pod którymi strumienie plynu rozpy¬ lajacego i strumien cieklego metalu moga byc wzgledem siebie usytuowane bez pogorszenia ja¬ kosci otrzymywanego proszku lub dzialania samego urzadzenia.Oczywiscie strumien metalu ma okreslona sred¬ nice, zwykle wynoszaca okolo 8 mm, a strumienie plynu rozpylajacego sa raczej plaskie i dazy sie do tego, aby byly one mozliwie najciensze.Srodkowe czesci strumieni rozpylajacych zawie¬ raja wiekszosc plynu rozpylajacego i sa najbar¬ dziej zageszczone. Na rysunku poszczególne stru¬ mienie sa oznaczone liniami przedstawiajacymi ich osie symetrii, a- raczej rzuty prostopadle ich plasz¬ czyzn symetrii. Ponizej beda wiec omawiane zalez¬ nosci katowe pomiedzy osiami lub plaszczyznami 5 symetrii tych strumieni.Strumienie plynu rozpylajacego wyplywaja z dwóch dysz szczelinowych, których budowe omó¬ wiono juz w nawiazaniu do figur 1 do 8 i sa one szersze w plaszczyznie prostopadlej do plaszczyzny rysunku; to znaczy, ze otwory dysz sa podobne do pokazanych w urzadzeniu przedstawionym na fig. 1 i 3, czyli równolegle wzgledem siebie, ale kieruja oba strumienie pod katem wzgledem siebie tak, ze strumienie te przecinaja sie wzajemnie.Strumien T cieklego metalu, opadajacy pionowo, jest odchylany przez pierwszy strumien A plynu rozpylajacego tworzacy kat a ze strumieniem cie¬ klego metalu. Jak to juz wspomniano poprzednio, zostalo stwierdzone, ze kat a moze sie zmieniac w zakresie od 30 do 60°. Ten zakres dopuszczalnego wahania jest oznaczony na fig. 9 liniami przerywa¬ nymi A' i A". Granice odchylenia strumienia T cieklego metalu, który zostal juz w pewnym stop¬ niu rozdrobniony, sa oznaczone liniami ciaglymi W pewnej odleglosci od miejsca odchylenia stru¬ mienia cieklego metalu przez pierwszy strumien plynu rozpylajacego ciekly metal zostaje odchylony ponownie tym razem przez drugi strumien B plynu rozpylajacego w przeciwna strone niz tego dokonal strumien A.Jak to juz wspomniano poprzednio, odleglosc ta nie moze byc jednak zbyt duza i nie moze przekra¬ czac wartosci dajacej wystarczajacy czas na zesta¬ lenie sie metalu w takim stopniu, ze dalsze jego rozdrabnianie jest niemozliwe. Tak wiec strumie¬ nie A i B tworza miedzy soba kat b. Kat b moze sie zmieniac, wedlug przeprowadzonych badan, w granicach zaznaczonych liniami przerywanymi B' i B" w zakresie od 25 do 60°. Kat pomiedzy po¬ czatkowym kierunkiem strumienia T metalu a dru¬ gim strumieniem B plynu rozpylajacego nie powi¬ nien byc jednak mniejszy niz —10°, czyli nie moze lezec w zakresie * katów ujemnych wskazujacych, ze strumien B plynu rozpylajacego ma taki sam kie¬ runek w stosunku do poczatkowego kierunku strumienia metalu, jak pierwszy strumien A tego plynu. Oznacza to, ze zakres, w którym kat b moze sie zmieniac, jest bardziej ograniczony. Kat —10° zostal oznaczony na fig. 9. Tak wiec dopuszczalny zakres wahania wartosci kata b zostal na tej figu¬ rze zakreskowany.Te ograniczenia zakresu wahania katów pomiedzy pierwszym strumieniem plynu rozpylajacego i stru¬ mieniem metalu oraz pomiedzy pierwszym i dru¬ gim strumieniem plynu rozpylajacego ^a strumie¬ niem metalu wynikaja z faktu, ze gdy katy te wy¬ kraczaja poza wyzej ustalony zakres i sa wieksze od ustalonych wartosci, to czastki metalu cofaja sie zbyt silnie w kierunku dysz rozpylajacych, co powoduje niebezpieczenstwo zatkania tych ostat¬ nich. Im mniejszy jest kat pomiedzy strumieniem cieklego metalu a strumieniem plynu rozpylajace¬ go, tym szybciej ciekly metal jest przesuwany poza tor strumienia i tym samym uniemozliwione jest 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6081249 11 lfc jego cofanie sie. Jednakze jesli kat ten jest zbyt maly, to otrzymywane ziarno proszku jest zbyt duze i zbyt nieregularne. W zasadzie z tych samych po¬ wodów ograniczony jest zakres katów pomiedzy dwoma strumieniami plynu rozpylajacego. Ujemne katy pomiedzy strumieniem cieklego metalu i dru¬ gim strumieniem plynu rozpylajacego nie sa za¬ sadniczo zbyt korzystne, poniewaz, miedzy innymi, powoduja one zwiekszenie odleglosci pomiedzy wy¬ lotami dysz a miejscami przeciecia sie strumieni z nich wyplywajacych ze strumieniem metalu. W celu uzyskania wystarczajaco zwartego i ostrego strumienia rozpylajacego odleglosc miedzy dyszami a miejscami przeciecia strumieni rozpylajacych z cieklym metalem powinna byc oczywiscie moz- x liwie jak najmniejsza.W celu uzyskania strumienia cieklego metalu o eliptycznym przekroju poprzecznym kadz odlew¬ nicza powinna miec otwór spustowy o przekroju eliptycznym. Otwór ten nie moze byc jednak zbyt waski, aby nie nastepowalo w nim krzepniecie me¬ talu. Kazdy strumien plynu wyplywajacy z dyszy q jakimkolwiek przekroju poprzecznym ma ten¬ dencje do zmiany swego przekroju poprzecznego na okragly. Odleglosc miejsca, w którym ta zmiana nastepuje, od wylotu dyszy, jest zalezna od cisnie¬ nia cieklego metalu, a wiec w przypadku sposobu wedlug wynalazku, od poziomu metalu w kadzi.Oczywiscie pozadane jest, aby strumien metalu za¬ chowal swój przekrój eliptyczny do momentu prze¬ ciecia sie z pierwszym strumieniem plynu rozpyla¬ jacego i byl tak usytuowany, aby dluzsza os elipsy byla prostopadla do kierunku przeplywu strumie¬ nia plynu rozpylajacego.Eliptyczny ksztalt przekroju strumienia cieklego metalu pozwala na zmniejszenia ilosci plynu roz¬ pylajacego potrzebnej dla rozpylenia danej ilosci cieklego metalu. Z kolei przy danej ilosci stopione¬ go metalu i danej ilosci plynu rozpylajacego prze¬ krój eliptyczny pozwala na uzyskanie proszku o mniejszym ziarnie. Mniejsze czastki metalu ule¬ gaja szybszemu zestaleniu w komorze rozpylania oraz w wielu przypadkach zastosowania proszku sa korzystniejsze niz grubsze czastki.Zgodnie z jednym z przykladów wykonania wy¬ nalazku mozliwe jest zwiekszenie wydajnosci wy¬ twarzania proszku przez zastosowanie dwóch lub wiecej strumieni cieklego metalu rozmieszczonych blisko siebie i rozpylanych za pomoca tylko dwóch strumieni plynu rozpylajacego. Takie jednoczesne rozpylanie kilku strumieni cieklego metalu jest mozliwe, poniewaz mozna wtedy latwiej wytwo¬ rzyc strumienie rozpylajace o duzej szerokoscii nie¬ wielkiej grubosci.Tak wiec dwa lub wiecej strumieni cieklego me¬ talu moze trafiac na jedna z powierzchni pojedyn¬ czego strumienia rozpylajacego.. Wedlug innego przykladu realizacji wynalazku, mozna równiez zwiekszyc wydajnosc produkcji proszku przez zmiane przekroju poprzecznego otworu spustowego kadzi. Pozadane jest to z inne¬ go wzgledu, a mianowicie, ze strumien metalu mo¬ ze miec mozliwie najwyzsza temperature w chwili spotkania ze strumieniem rozpylajacym.W ponizszych przykladach przedstawiono wyniki uzyskiwane przy stosowaniu sposobu wedlug wy¬ nalazku.Przyklad J. Zastosowano urzadzenie takie jak pokazano na fig. 1. Komora rozpylania nie byla 5 jednak wyposazona w zloze fluidalne w swej den¬ nej czesci, ale miala natomiast wysokosc 8 metrów.Próbe rozpylania przeprowadzono na stali szybko¬ tnacej przy pionowym strumieniu cieklego metalu.Dysze dla plynu rozpylajacego mialy otwory szcze- 10 linowe o szerokosci w najwezszym miejscu wyno¬ szace 0,60 mm.W jednej z dysz szczelina miala dlugosc 20 mm i byla usytuowana w odleglosci 30 mm od osi sy¬ metrii. Strumien gazu rozpylajacego byl skierowa- 15 ny pod katem 40° do pionu. W drugiej dyszy szcze¬ lina miala dlugosc 40 mm i byla umieszczona w od¬ leglosci 32 mm od osi symetrii, a strumien gazu rozpylajacego mial kierunek pionowy. Okragly otwór spustowy dla cieklego metalu mial srednice 20 8 mm, dajac wydatek przeplywu 45 kg stali na mi¬ nute. Jako gaz rozpylajacy zastosowano argon. Ci¬ snienie argonu mierzone w przewodzie zasilajacym przed dysza wynosilo 15 atm dla obu dysz. Zatem cisnienie w samych dyszach bylo nieco nizsze. 25 Calkowita ilosc zuzywanego gazu wynosila 5,5 Nms/min. Otrzymany w tym przypadku proszek skladal sie jedynie z kulistych ziaren i po analizie ziarna wykazal nastepujacy rozdzial ziaren liczony w procentach wagowych.Wielkosc ziarna nr sita 44 61 74 104 175 200 315 400 500 Procent \ 6,0 10,0 26,8 36,8 50,5 68,2 89,7 97,6 100,0 Przyklad 2. Ciekly metal byl rozpylany w urzadzeniu zasadniczo takim samym, jak przedsta- 45 wione na fig. 1. Podczas pierwszej próby otwór spustowy kadzi byl okragly i mial srednice 6,5 mm.Podczas drugiej próby otwór ten mial ksztalt elip¬ tyczny, a dlugosc jego duzej osi wynosila 10, zas malej 5 mm. Duza os elipsy byla usytuowania pro¬ so stopadle do kierunku pierwszego strumienia rozpy¬ lajacego lub, innymi slowy, równolegle do szczeli¬ ny wylotowej dyszy tworzacej ten strumien. Zostalo stwierdzone, ze wydajnosc urzadzenia podczas dru¬ giej próby wzrosla o 15% w porównaniu z próba 55 pierwsza, a to dzieki temu, ze wieksza ilosc ciekle¬ go metalu wyplywala przez eliptyczny otwór spu¬ stowy w jednostce czasu. Srednia wielkosc ziaren otrzymanego proszku wynosila przy próbie drugiej o 11% mniej niz przy próbie pierwszej. 60 PL PL

Claims (19)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania proszków przez rozpyla¬ nie stopionego materialu wyjsciowego za pomoca 65 strumieni plynu rozpylajacego, zwykle w postaci13 81249 14 gazu, cieczy lub ich mieszaniny, kierowanego pod wysokim cisnieniem na strumien stopionego meta¬ lu, znamienny tym, ze dwa plaskie strumienie ta¬ kiego samego plynu rozpylajacego kieruje sie z dwóch przeciwnych stron na strumien cieklego 5 metalu, przy czym strumienie te skierowuje sie wzgledem siebie pod katem 25 do 60°, a pierwszy strumien plynu rozpylajacego kieruje sie pod ka¬ tem 30 do 60°, korzystnie 40 do 45° w stosunku do poczatkowego kierunku wyplywu strumienia me- 10 talu i doprowadza sie do przeciecia obu strumieni plynu rozpylajacego ze strumieniem cieklego me¬ talu w takiej odleglosci od siebie, aby strumien cieklego metalu, pod wplywem energii kinetycznej strumienia plynu rozpylajacego, zdazyl zmienic 15 swój kierunek na kierunek zgodny z kierunkiem przeplywu tego pierwszego strumienia, tworzac na jego powierzchni warstwe przynajmniej czesciowo rozdzielona na swobodne kropelki, zanim strumien metalu cieklego, pozostajac jeszcze w stanie nie za- 20 krzeplym, osiagnie miejsce przeciecia obu strumie¬ ni plynu rozpylajacego, gdzie zostaje ostatecznie rozpylony na drobne czastki, które po zestaleniu tworza proszek.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do 25 przeciecia obu strumieni rozpylajacych ze strumie¬ niem cieklego metalu doprowadza sie w takich miejscach, aby odleglosc pomiedzy miejscami prze¬ ciec tych strumieni ze strumieniem metalu byla mniejsza od podwójnej szerokosci strumienia de- 30 klego . metalu, mierzonej bezposrednio przed prze¬ cieciem jej pierwszym strumieniem.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwszemu strumieniowi rozpylajacemu nadaje sie wieksza szerokosc niz maksymalna szerokosc stru¬ mienia rozpylanego materialu mierzona bezposred¬ nio przed zetknieciem sie z tym pierwszym stru¬ mieniem rozpylajacym, a drugiemu strumieniowi rozpylajacemu nadaje sie szerokosc wieksza od sze¬ rokosci warstwy cieklego metalu mierzona bezpo¬ srednio przed zetknieciem sie z tym drugim stru¬ mieniem.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze drugi strumien rozpylajacy kieruje sie pod katem 45 nie mniejszym niz —10° w stosunku do osi pier¬ wotnego strumienia cieklego metalu, to jest nie przekraczajacym kata, przy którym kierunek tego , strumienia rozpylajacego i poczatkowy kierunek strumienia metalu staja sie rozbieznymi. 50

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwszy strumien rozpylajacy kieruje sie pod ka¬ tem 40 do 45° w stosunku do strumienia cieklego metalu, a drugi strumien rozpylajacy zasadniczo równolegle do poczatkowego kierunku strumienia 55 metalu.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumien cieklego metalu kieruje sie pionowo jako strumien wplywajacy swobodnie.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do 60 momentu spotkania sie z pierwszym strumieniem rozpylajacym strumien cieklego metalu kieruje sie poziomo.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwszemu strumieniowi rozpylajacemu nadaje sie 65 inny ksztalt niz drugiemu strumieniowi rozpylaja¬ cemu na przyklad przez zastosowanie dla jednego z nich dyszy o szczelinie przebiegajacej po linii la¬ manej, a dla drugiego dysze o plaskiej, prostej szczelinie.

9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze obu strumieniom rozpylajacym nadaje sie rózne predkosci, które sie reguluje zaleznie od potrzeb.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym," ze stopiony material doprowadza sie kilku strumie¬ niami lezacymi obok siebie, a strumieniom rozpy¬ lajacym madaje sie taka szerokosc, aby obejmowaly wszystkie strumienie stopionego materialu.

11. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rozpylanie i chlodzenie prowadzi sie w atmosferze obojetnej, na przyklad skladajacej sie z argonu.

12. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumieniom rozpylajacym nadaje sie duza pred¬ kosc.

13. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze metal rozpylony przez drugi strumien rozpylajacy pozostawia sie w tym strumieniu az do zakrzep¬ niecia, a nastepnie oddziela sie zakrzeple ziarna proszku od plynu rozpylajacego.

14. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumieniowi cieklego metalu nadaje sie ksztalt eliptyczny w przekroju poprzecznym, a duza os elipsy tego przekroju usytuowuje sie prostopadle do kierunku wyplywu pierwszego strumienia roz¬ pylajacego.

15. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera znana kadz odlewnicza (4) wyposazona w przynajmniej jeden otwór spustowy (5) oraz w dwie dysze szczelinowe (6, 7) rozmieszczone równolegle do siebie po dwóch przeciwleglych stronach otworu spustowego (5), z których pierwsza dysza (6) jest tak skierowana wzgledem osi symetrii otworu spustowego (5), ze jej plaszczyzna symetrii tworzy z ta osia kat od 30 do 60°, podczas gdy druga dysza <7) jest skierowa¬ na tak, ze jej plaszczyzna symetrii tworzy z plasz¬ czyzna symetrii pierwszej dyszy kat 25 do 60°, przy czym os symetrii) otworu spustowego (5) przecina plaszczyzne symetrii pierwszej dyszy <6) w odleglo¬ sci od miejsca wzajemnego przeciecia sie plaszczyzn symetrii tych dysz nie mniejszej niz dwukrotna srednica otworu spustowego (5).

16. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne tym, ze przynajmniej jedna z dysz szczelinowych (6, 7) zawiera szczeline w ksztalcie linii lamanej lub w postaci szeregu pojedynczych ukosnych szczelin rozmieszczonych obok siebie i nachylonych w sto¬ sunku do plaszczyzny symetrii dyszy.

17. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne tym, ze kazda z dysz sklada sie z dwóch czesci, a szcze¬ lina jest utworzona w plaszczyznie polaczenia tych dwóch czesci.

18. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne tym, ze szczeliny dysz (6, 7) sa uksztaltowane w postaci! dysz de Laval'a.

19. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne tym, ze otwór spustowy (5) ma ksztalt eliptyczny i jest usytuowany wzgledem dysz (6, 7) tak, ze duza os elipsy tego przekroju jest równolegla do szczelin wylotowych obu dysz.8124981249 Fig. 2 u- :-l 12J rU ^*V. -13 34-^///////////////h///A 35- Fig. 5 v///a\ 6..i i» i imi v//a mmmmm* Fig. 8 \ 17- \ \i / 16 k k iitww^wwyiu 15 18- :i* 44) mfy (43 Fig.6 r37 Fig. 7 „'ilLIL UW/A81249 21, / Fig.3 19 ,20 22 y///y////////. 3 ^ »% »i »• % » S" .* » .'»'. ' *»; \'. OZGraf. Lz. 2310 (115) 24. 2.1976 r. Cena 10 zl PL PL