SE516305C2

SE516305C2 - Production of e.g. cemented carbide powders involves introducing a slurry into a drop forming apparatus and ejecting the slurry out from a discharge opening in a form of a jet

Info

Publication number: SE516305C2
Application number: SE0004460A
Authority: SE
Inventors: Alf Andersson; Bo Nelander; Ulf Jutterstroem
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2001-12-17
Also published as: SE0004460D0

Abstract

A cemented carbide powder is produced by first introducing a slurry into a drop forming device. The slurry is ejected from the discharge opening of the device in a form of a jet to a directed surface and then to another directed surface. The slurry is then led further to an additional directed surface from where the drops are allowed to fall down forming the cemented carbide powder. A method of making cemented carbide powders with good abrasive wear resistance involves introducing a slurry into a drop forming apparatus including at least one horizontally oriented, rotating, drop forming disc, from which the drops are slung out to solidify. The slurry is ejected out from a discharge opening (21) of the apparatus in a form of a jet such that it hits a first obliquely downwards-inwards directed surface (22). The speed of rotation of the disc is chosen such that the jet of liquid is forced upwards over the first surface as well as over to another connected horizontal surface (23) by the centrifugal force. The slurry is then ejected as a divided jet towards a second obliquely downwards-outwards directed surface (25) such that the slurry is accelerated to the speed of the drop forming disc (12). The slurry is then led over a third surface (26) obliquely directed outwards, from where the drops are caused to fall down forming the cemented carbide powders. Independent claims are also included for (a) an apparatus for breaking down the melt into drops including a number of disc units which are rotatable around an axis and a mechanism for distributing the melt to the discs; and (b) powder consisting of an agglomerates of cemented carbide, cermets, ceramics or similar materials made from the above process.

Description

2 516 305 förhållandet och vätska till pulver förhållandet i pulpen, pressmedelsinnehåll etc. Ett annat sätt är att modifiera munstyckena i spraytorken. En variant av sådant munstycke beskrivs i US 4,978,069. Detta patent hänför sig till framställning av jämna droppar från en smälta men det kan även tillämpas på torkning av hårdmetallpulver. Emellertid har det visat sig att detta inte ger den önskade snäva agglomeratfördelningen. Det har istället visat sig bättre att använda ett enklare munstycke och efter torkningen utsätta pulvret för fraktionssâllning som eliminerar grov respv finandelen av agglomeraten för att få den önskade fördelningen. 2,516,305 ratio and liquid to powder ratio in the pulp, press agent content, etc. Another way is to modify the nozzles in the spray dryer. A variant of such a nozzle is described in US 4,978,069. This patent relates to the production of even droplets from a melt, but it can also be applied to the drying of cemented carbide powder. However, it has been found that this does not provide the desired narrow agglomerate distribution. Instead, it has been found better to use a simpler nozzle and after drying expose the powder to fraction screening which eliminates coarse or fine part of the agglomerates in order to obtain the desired distribution.

Fördelningen efter fraktionssâllning måste kontrolleras då det finns riks för igensättningar i sàllduken som kan påverka reultatet. Sàllningen innebär också att pulvret påverkas så att sämre genskaper erhålls. Emellertid är agglomeratfördelningen normalt så bred att den slutliga fördelningen av ekonomiska skäl ej kan göras så snäv som är önskvärt. Ett sätt att beskriva agglomeratfördelningen_är genom uttrycket d97/d03 där d97= den kornstorlek under vilken återfinns 97 % av agglomeraten och d03= den kornstorlek under vilken återfinns 3 % av agglomeraten. Ett d97/dO3-värde = 4 har visat sig vara ett acceptabelt värde. Önskvärt är emellertid att erhålla ett ännu lägre värde helst utan efterföljande sållningsoperation.The distribution after fraction screening must be checked as there is a risk of blockages in the screen which can affect the result. The sale also means that the powder is affected so that poorer properties are obtained. However, the agglomerate distribution is normally so wide that the final distribution cannot be made as narrow as desired for economic reasons. One way of describing the agglomerate distribution is by the expression d97 / d03 where d97 = the grain size below which 97% of the agglomerates are found and d03 = the grain size below which 3% of the agglomerates are found. A d97 / dO3 value = 4 has been found to be an acceptable value. However, it is desirable to obtain an even lower value, preferably without subsequent screening operation.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att föreslå en metod för framställning av hàrdmetallpulver med en snäv fördelning d97/d03<4 utan efterföljande sållning.It is an object of the present invention to propose a method for producing cemented carbide powder with a narrow distribution d97 / d03 <4 without subsequent screening.

Det har nu överraskande visat sig att om anordningen enligt ovannämnda US-patent modifieras på nedan närmare beskrivet sätt erhålls ett hàrdmetallpulver med önskad snäv fördelning.It has now surprisingly been found that if the device according to the above-mentioned US patent is modified in the manner described in more detail below, a cemented carbide powder with the desired narrow distribution is obtained.

Vid en droppbildningsanordning med skivor enligt uppfinningen riktas strålar av vätska mot en första trattformad 15 20 516 305 d del, där vätskan accelereras i ett första steg, varefter strålen splittrad men likväl i någon mån sammanhållen kastas över till en andra trattformad del, där vätskan i ett andra steg accelereras till droppbildningsskivans hastighet. Vätskans acceleration delas således i två steg. Vid det andra accelerationssteget ökas dessutom pådriften genom att strålens splittring medför ökad ytkontakt.In a droplet forming device with discs according to the invention, jets of liquid are directed towards a first funnel-shaped part, where the liquid is accelerated in a first step, after which the jet is split but still to some extent cohesively thrown over to a second funnel-shaped part, where the liquid in a second step is accelerated to the speed of the droplet formation disk. The acceleration of the liquid is thus divided into two stages. In the second acceleration stage, the drive is also increased by the splitting of the beam leading to increased surface contact.

Vid droppbildningsskivans periferi minimeras risken för avbrott i kontakten mellan skivytan och vätskan genom att skivans yttersta del är vinklad i förhållande till skivans rotationsplan på sådant sätt, att den på vätskan verkande centrifugalkraften delas i en komposant riktad längs skivytan och en komposant riktad mot skivytan. Därigenom säkras kontakten mellan skivytan och skiktet av vätska ända ut till droppbildningsanvisningarna.At the periphery of the droplet forming disk, the risk of interruption in the contact between the disk surface and the liquid is minimized by the outer part of the disk being angled relative to the plane of rotation of the disk in such a way that the centrifugal force acting on the liquid is divided into a component directed along the disk surface. This secures the contact between the disc surface and the layer of liquid all the way to the drip formation instructions.

Fig 1 visar droppbildningsanordningen enligt uppfinningen i längdsnitt. visar Fig 2 ett snitt längs linjen A - A i fig 1.Fig. 1 shows the droplet forming device according to the invention in longitudinal section. Fig. 2 shows a section along the line A - A in Fig. 1.

Fig 3 visar detalj av droppbildningsskivor i större skala.Fig. 3 shows detail of droplet formation discs on a larger scale.

Fig 4 visar i 30X agglomerat torkade enligt känd teknik.Fig. 4 shows in 30X agglomerates dried according to prior art.

Fig 5 visar i 30X agglomerat torkade enligt uppfinningen.Fig. 5 shows in 30X agglomerates dried according to the invention.

Mera specifikt består droppbildningsanordningen enligt uppfinningen av ett lagerhus 1, i vilket är lagrad en rörformig axel 2, i vilken är lagrad en axel 3. På axeln 2 är fästade en remskiva 4 och en fördelningsrotor 5, och vid axeln 3 är fästade en remskiva 6 och en undre skiva 7. På axeln 2 är lagrad en spridarskiva 8, vid vilken är med stänger 9 fästad en övre skiva 10. Mellan skivorna 7 och 10 är anordnad en kastrotor 11, som har droppbildningsskivor 12, som är fästade vid stänger 13. Lagerhuset l har en fläns 14 för droppbildningsanordningens infästning i exempelvis en torkkammare samt ett tilloppsrör 15 för vätska. Remskivan 6, 15 20 516 30 4 5 axeln 3, undre skivan 7, kastrotorn 5, övre skivan 16 och ' I . . N spridarskivan 8 utgör en stelt förbunden roterbar enhet.More specifically, the droplet forming device according to the invention consists of a bearing housing 1, in which a tubular shaft 2 is mounted, in which a shaft 3 is mounted. and a lower disc 7. On the shaft 2 is mounted a spreading disc 8, to which is attached with rods 9 an upper disc 10. Between the discs 7 and 10 is arranged a castor rotor 11, which has drip-forming discs 12, which are attached to rods 13. The bearing housing 1 has a flange 14 for the attachment of the drip forming device to, for example, a drying chamber and an inlet pipe 15 for liquid. The pulley 6, the shaft 3, the lower pulley 7, the castor rotor 5, the upper pulley 16 and I. . The spreading disc 8 constitutes a rigidly connected rotatable unit.

Fördelningsrotorn 5 har en mottagningsskiva 16 med ett spår 17, i vars botten är upptagna jämnt fördelade lika stora hàl 18, som är tillordnade axiellt förlöpande rännor 19, vilka i sin nedre ände är fästade vid en skiva 20. Rännorna 19 har utloppsöppningar 21 anordnade vid droppbildningsskivornas 12 trattformade del 22. Denna del övergår i en huvudsakligen plan del 23 med en spetsig kant 24, som är riktad mot en andra trattformad del 25, som i sin nedre del övergår i en yta 26, som är riktad i en vinkel 27 mot droppbildningsskivans rotationsplan. Ytan 26 sträcker sig radiellt ut till en spetsad kant 28, pà vilken på icke visas sätt är anordnade droppbildningsanvisningar i form av jämnt fördelade, likformiga utstående upphöjningar.The distribution rotor 5 has a receiving disc 16 with a groove 17, in the bottom of which are accommodated evenly distributed equally large holes 18, which are associated with axially extending grooves 19, which at their lower end are attached to a disc 20. The grooves 19 have outlet openings 21 arranged at the funnel-shaped part 22 of the droplet-forming discs 12 This part merges into a substantially flat part 23 with a pointed edge 24, which is directed towards a second funnel-shaped part 25, which in its lower part merges into a surface 26, which is directed at an angle 27 towards the rotation plane of the droplet formation disk. The surface 26 extends radially to a pointed edge 28, on which drip-forming instructions are arranged in a manner not shown in the form of evenly distributed, uniformly projecting elevations.

Vid ett speciellt för framställning av hàrdmetallpulver» utvecklat utförande av kastrotorn är skivorganet sammansatt av ett flertal pà varandra lagrade skivformade sektioner, som vardera innefattar en radiellt inre sektion med en väsentligen U-formad urtagning i vilken en upphöjde väsentligen L-formad sektion hos närmast underliggande skivsektion är delvis upptagen med erforderligt spel däremellan för att möjliggöra en vätskestrâles radiella utslungning däremellan.In a specially developed embodiment of the castor rotor for the production of cemented carbide powder, the disc member is composed of a plurality of superimposed disc-shaped sections, each of which comprises a radially inner section with a substantially U-shaped recess in which a raised substantially L-shaped section of the nearest the disc section is partially occupied with the required clearance therebetween to enable a radial ejection of a liquid jet therebetween.

En anordning enligt uppfinningen har lämpligen följande dimensioner: Radie på spridarskivan 8: 12.5 - 15 cm Radie på den under skivan 7: 10 - 12.5 cm.A device according to the invention suitably has the following dimensions: Radius of the spreading disc 8: 12.5 - 15 cm Radius of the one below the disc 7: 10 - 12.5 cm.

Antal droppbildningsskivor 5: 5-15.Number of droplet formation discs 5: 5-15.

Vinkel pà den trattformade delens första träffyta 22: 55- 65° mot horisontalplanet Vinkel på den trattformade delens andra träffyta 25: 75- 85° mot horisontalplanet 15 20 516 305 ..== -=-= Ö . _. . .... . , . . “ Vinkel på den trattformade delens tredje träffyta 26: 10- 20° mot horisontalplanet Med dessa dimensioner fås en torkkapacitet av 70-90 kg hàrdmetallpulver/tim.Angle of the first impact surface of the funnel-shaped part 22: 55- 65 ° towards the horizontal plane Angle of the second impact surface of the funnel-shaped part 25: 75- 85 ° towards the horizontal plane 15 20 516 305 .. == - = - = Ö. _. . ..... ,. . Angle of the funnel-shaped part's third impact surface 26: 10- 20 ° towards the horizontal plane With these dimensions, a drying capacity of 70-90 kg of cemented carbide powder / hour is obtained.

När droppbildningsanordningen användes för droppframställning roteras de båda remskivorna 4, 6 och därmed axlarna 2, 3 och de vid dessa fästade anordningarna. Vätska föres in genom tilloppsröret 15 och rinner vidare ned på spridarskivan 8, från vilken den kastas mot spåret 17. Axeln.3 roteras vanligtvis med avsevärt högre varvtal än axeln 2, vilket får till följd, att vätskan, som kastas från spridarskivan 8 ut i spåret 17 bringas att strömma i spåret 17 i spridarskivans 8 rotationsriktning. Den vätska, som träffar spåret 17 i en del, som begränsas av ett hàls 18 bortre kant och nästa hàls 18 bortre kant sett i vätskans strömningsriktning rinner då ut i det bortre hålet 18 och leds vidare genom rännan 19. Fördelningsnoggrannheten förfullständigas av att vart och ett av hålen 18 kontinuerligt intar alla positioner i omkretsen. Vätskan kastas från utloppsöppningen 21 i form av en stråle, mot droppbildningsskivans 12 trattformade del 22. Vätskan accelereras i droppbildningsskivans rörelseriktning och rör sig därvid utåt/uppåt över den trattformade delen 22 och den plana delen 23 och kastas vidare som en splittrad stråle mot den andra trattformade delen 25, där vätskan accelereras till droppbildningsskivans 12 hastighet och föres vidare ut över ytan 26 till droppbildningsanvisningarna, från vilka dropparna släpper.When the droplet forming device is used for droplet production, the two pulleys 4, 6 and thus the shafts 2, 3 and the devices attached to them are rotated. Liquid is introduced through the inlet pipe 15 and flows further down on the spreading disc 8, from which it is thrown towards the groove 17. The shaft 3 is usually rotated at a considerably higher speed than the shaft 2, which has the consequence that the liquid thrown from the spreading disc 8 into the groove 17 is caused to flow in the groove 17 in the direction of rotation of the spreading disc 8. The liquid which hits the groove 17 in a part bounded by the distal edge of one hole 18 and the distal edge of the next hole 18 seen in the direction of flow of the liquid then flows out into the distal hole 18 and is passed on through the channel 19. The distribution accuracy is completed by one of the holes 18 continuously occupies all positions in the circumference. The liquid is thrown from the outlet opening 21 in the form of a jet, towards the funnel-shaped part 22 of the droplet-forming disc 12. funnel-shaped portion 25, where the liquid is accelerated to the velocity of the droplet formation disk 12 and is carried further out over the surface 26 to the droplet formation instructions, from which the droplets release.

Exempel l En hårdmetallpulp med sammansättningen 6% Co rest WC spraytorkades med användning av en droppgenerator enligt 15 . u . n v-a.. -vv-n u 516 505 n n nno n n nn en n I 0 ~ n nn nu n n nn n nn nn nn n n nn n n o n nn n I 0 .nn .nu nn n on no n n v n n n nn n nn I I 0 n n n v nn nn n n n o nn uppfinningen och jämfördes med motsvarande sammansättning spraytorkad med tryckdysa och därefter fraktionssàllad (känd teknik). Generatorn enligt uppfinningen bestod av tolv skivor och den hade en diameter av 220 mm. Torkkapacitet ca 250 kg/tim Efter torkningen bestämdes agglomeratfördelningen med hjälp av en siktanalys samt även laserdiffraktionsanalys. Det visade sig överraskande att generatorn enligt uppfinningen gav en så snäv fördelning att en fördelningsfaktor d97/d03 = 3.6 kunde erhållas väsentligen utan sàllning. Pulvret torkat med tryckdysa krävde för en fördelningsfaktor d97/d03 = 4 bortsàllning av 15 vikts % pulver och en fördelningsfaktor d97/d03 = 3 bortsàllning av mer än 20 vikts-%.Example 1 A cemented carbide pulp having a composition of 6% Co residual WC was spray dried using a drip generator according to 15. u. n va .. -vv-n u 516 505 nn nno nn nn nn n n I 0 ~ n nn nu nn nn nn nn nn nn nn nn nn nn nn n n n n n 0 nnnv nn nn nnno nn invention and was compared with the corresponding composition spray-dried with a pressure nozzle and then fraction-sealed (known technique). The generator according to the invention consisted of twelve disks and it had a diameter of 220 mm. Drying capacity approx. 250 kg / h After drying, the agglomerate distribution was determined by means of a sieve analysis and also laser diffraction analysis. It was surprisingly found that the generator according to the invention gave such a narrow distribution that a distribution factor d97 / d03 = 3.6 could be obtained substantially without screening. The powder dried with a pressure nozzle required for a distribution factor d97 / d03 = 4 disposal of 15% by weight of powder and a distribution factor d97 / d03 = 3 disposal of more than 20% by weight.

De torkade pulvren studerades också i mikroskop och det visade sig att pulvret torkat enligt uppfinningen uppvisade inte bara jämnare agglomeratfördelning utan också en bättre kvalitet på agglomeraten, Flödesmätning enligt Hall Flow ISO 4490 för pulver torkat enligt uppfinningen gav värden på 31-32 sek och för känd teknik 34-35 sek.The dried powders were also studied under a microscope and it was found that the powder dried according to the invention showed not only a more even agglomerate distribution but also a better quality of the agglomerates. Flow measurement according to Hall Flow ISO 4490 for powder dried according to the invention gave values of 31-32 sec technique 34-35 sec.

Claims

516 305 z Patent claim

Spray-dried powder consisting of agglomerates of cemented carbide, cermets, ceramics or similar materials with abrasive abrasion resistance characterized by an agglomerate distribution without subsequent screening with the ratio d97 / dO3 <4 where d97 = the agglomerate size below which> 97% of agglomerate is recovered and d0 = the agglomerate size below which> 3% of the agglomerates are recovered.