SU1161248A1

SU1161248A1 - Способ получения металлических гранул

Info

Publication number: SU1161248A1
Application number: SU833655162A
Authority: SU
Inventors: Igor A Kopyrin; Valerij P Sosnin; Nikolaj I Chernega; Mikhail V Galkin; Vladimir I Titov
Original assignee: Nii Metallurg
Priority date: 1983-10-24
Filing date: 1983-10-24
Publication date: 1985-06-15

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению гранул путем распыления расплавленного металла, в частности для производства гранул алюминия, а также в 5 ферросплавном производстве для гранулирования ферросплавов и модификаторов. ·

Цель изобретения - повышение качества гранул за>счет предотвраще- 10 ния образования пылевидных частиц.

При попадании струи металла в поток газа, подаваемый с динамическим напором 1 10³ - 1 -ГО⁴ Па и градиентом скорости 10³ — 10⁺ с*¹, за счет ,5 инерционного воздействия потока происходит постепенное'плавное отклонение струи от первоначального направления в сторону движения газового потока, увеличение скорости и ее уто- 20 нение.

Благодаря возрастающему градиенту, воздействие потока на струю металла возрастает по мере внедрения ее в поток и, в результате возникающих при 25 этом возмущений и деформаций, струя первоначально распадается на пленки, макроструйки и капли, которые движутся в потоке без выбросов из него. Благодаря тому, что температура потока газа равна или больше температуры гранулируемого металла, пленки, макроструйки и крупные капли не охлаждаются и их форма не фиксируется, как это- происходит при распылении холодным или остронаправленным газом, и. они в свою очередь распадаются на более мелкие капли. Размер образующихся капель определяется скоростью потока. 40

Для образования и предотвращения ,дробления частиц размером 0,5-2 мм динамический напор газа ограничивают в пределах 1 10⁴-3 Ί0⁴ Па.

На фиг.1 показано распределение скорости в газовом потоке, вытекающем из сопла, -при встрече со струями металла без регулирования градиента скоростей; на фиг.2 - распределение скоростей в газовом потоке, подавае- ₅θ мЪм по предлагаемому способу.

Способ осуществляют следующим образом.

Расплавленный металл 1 вытесняют под давлением из рабочей емкости 2 55

через фильерную насадку 3 в днище (условно изображено одно отверстие) и свободно падает в виде струй 4.

Газовый поток формируется при сжигании природного газа с коэффициентом избытка воздуха, обеспечивающим температуру, близкую к температуре расплавленного металла. Используется пульсирующая горелка, применяемая, например, для обрушения настылей в паровых котлах тепловых электростанций. Пульсирующая горелка обеспечивает требуемую температуру потока и, кроме того, создает, колебания струй с частотой 20-100 Гц, что облегчает диспергирование струи расплава.

Струи расплава встречаются с газовым потоком (направление их движения взаимно перпендикулярно), вытекающим из сопла. В случае подачи' газового потока без регулирования

градиента скоростей (фиг.1) струя расплава при встрече с потоком,движущимся с большой скоростью, резко отклоняется от направления истечения. При достижении максимальной скорости потока струя расплава распадается на частицы, размер которых определяется скоростью потока. При встрече с остро направленным газовым потоком расплав распадается на частицы различных размеров, пленки. Часть расплава отбрасывается потоком. В результате получаются гранулы с большим разбегом по фракциям и образованиями неправильной формы (часть расплава не достигшая потока с критической скоростью) .

При использовании предложенного способа газовое сопло 5 горелки в верхней части имеет подвижную стенку 6 на шарнире 7, позволяющую изменять угол наклона относительно горизонтальной продольной оси сопла 5-15⁶. Газовому потоку 8, выходящему из сопла с динамическим напором 1-10 -3 ^νΊΟ⁴ Па, изменением угла наклона верхней стенки сопла придают градиент скоростей 1 -ΙΟ³ —1 -10* с ⁴, возрастающий в направлении истечения струй металла. Струи металла первоначально попадают в поле малых постепенно возрастающих скоростей в вертикаль- ном сечении, плавно отклоняются от направления своего движения свободного падения, утончаются и при достижении критической скорости распадаются на частицы 9, близкие по массе. Всплесков, неорганизованных выбросов не происходит, пылевидные

частицы нё образуются.

3

1161248

4

Давление в рабочей емкости 2, необходимое для продавливания расплава через фильерную насадку 3, создают или за счет поддержания определенного уровня металла в емкости, 5 или используют электромагнитный насос . В случае применения электромагнитного насоса рабочая емкость не нужна и расплав можно подавать непосредственно из плавильного агрега- 10 та или из ковша, миксера. Размер гранул можно регулировать в широких пределах (0,1-3 мм) за счет регулирования температуры и градиента скоростей газового потока, измене- 15 ния размеров отверстий в фильерной насадке и давления металла в рабочей емкости.

Пример. Расплавленный в отражательной печи вторичный алюминий 20 марки АВ-92 е С_ПА =660°С магнитным насосом под давлением 0,5 атм подавали в трубопровод, заканчивающийся фильерной насадкой, имеющей 300 отверстий 1,5 мм. Перпендикулярно на- 25 правлению движения струек алюминия, вытекающих из фильерной насадки, установлена пульсирующая горелка, в

которой сжигается природный газ. Поток продуктов горения, вытекающий из. сопла пульсирующей горелки, имел температуру 660 °С и частоту пульсации 50 Гц. Динамический напор потока изменяли от 0,8 -10⁴ до 3 *10⁴ Па. За счет изменения угла наклона верхней стенки сопла относительно горизонтальной оси потока в последнем создавался градиент скоростей, регулируемый в пределах (0,8-12) *10³ с"¹, возрастающий в направлении истечения струй металла. Полученные гранулы охлаждались при свободном падении в баке диаметром 10 м и высотой 3 м.

Для сравнения был проведен опыт на установке, аналогичной описанной в известном способе. Струйки алюминия, йстекающие через фильерную насадку, обдували порциями воздуха, подаваемыми с частотой 50 Гц под давлением 0,1 МПа при градиенте скоростей

1-10⁷ с'⁴ . Воздух подавали через сопло круглого сечения.

Результаты опытов по получению порошков вторичного.алюминия представлены в табл.1.

Таблица 1

ный)	20	10,0	1-10⁷	50	40	30
2	660	0,8.	0,8‘10³	80	0	5	Каплевидная
3	—^м—	1,0	1,0-Ю³	95	0	2	Шаровидная
4	_н_—	1,5	0,540⁴	97	0	2	_п_
5	—	3,0	1,0-Ю⁴	100	0	3
6		3,2	1,2-10*	95	5	5
7	725	1,5	0,5-Ю*	95	3	5
8	500	1,5	0,5'Ю⁴	70	0	10	Каплевидная

5

1161248

6

Продолжение табл. I

-----— Опыт	Температура , ^РС	Динамический напор потока, ТО⁴ Па	Градиент скорости, с "⁴	Количество	частиц, %	Шеро- . ховатость	Форма частиц
0,1 — 1,5 мм	0,5 мм
9	800	1,5	0,5-ТО⁴	90	10	5	Шаровидная
10	660	0,8	1,0 -ТО³	85	0	5	Каплевидная
11		3,2	1,0-10³	95	5	5	Шаровидная
12		3,2	1,0-ТО³	95	5	5
13	—^п —	1,5	0,8- ТО³	85	0	6	Каплевидная
14 -		1,5	1,2- ТО⁴	90	2	10	Рваная
15		3,0	1,2-ТО⁴	85	5	15

В примере осуществления способа использован газ, нагретый до темпера-³® туры плавления распыливаемого вторичного алюминия АВ-92, равный 660°С,Опыты 2-6 (табл.1), ниже (500°С, опыт 8) и выше (725 и 800°С, опыты 7 и 9). 35

При высоком не регулируемом градиенте скоростей, отсутствии нагрева газа и высоком динамическом напоре потока (опыт 1) получались гранулы с большим фракционным разбегом, неоп- 40 ределенной формы с высокой шероховатостью (около 30), при содержании пожаровзрывоопасной фракции <0,05 мм около 40%.

Снижение динамического напора по- 45 тока до 0,8-10* Па и градиента скорости до 0,8 -ТО³ с"¹ при увеличении температуры до 660 °С привело к получению качественно нового продукта каплевидных гранул при шероховатости 5® около 5 (опыт 2), Гранулы не» содержали фракции - 0,05 мм, однако количество товарной фракции (0,1-1,5 мм) не превышало 80%. Повышение динамического напора потока до 1 -10⁴-3 * 55

»10* Па и градиента скоростей до 1 ТО³, 0,5 ТО⁴; 1,0·10⁴ увеличило'количество товарной фракции до 95-100%,

полностью исключено образование частиц менее 0,04 мм, все частицы имели шаровидную форму. Увеличение температуры потока воздуха в интервале 660-725 С '(опыт 7) не оказывает заметного влияния на грансостав и показатели качества получаемого материала. .

Повышение динамического напора потока выше 3-10⁴ Па и градиента скоростей выше 1,2-ТО⁴ с*¹ ухудшает показатели (опыт 6). К аналогичному эффекту приводит повышение температуры выше 725°С или ее понижение ниже 660°С (опыт 8 и 9), хотя результаты и продолжают оставаться лучше, чем в опыте 1 : меньше шероховатость поверхности, форма частиц капле- и шаровидная, количество пожаровзрыво— опасной фракции не превышает 10%.

Таким образом, оптимальные товарные .гранулы при полном отсутствии пожаровзрывоопасности частиц получаются в интервале динамического напора потока 1-104-3 -ТО⁴ Па и градиента скоростей 1,0-ТО³ - 1,0-10⁴ с*¹. Температуру газового потока при этом следует поддерживать близкой к температуре плавления алюминия, в пре7 1161248 8

делах (1,0-г 1,1) температуры плавления металла. I

Предлагаемый способ применим при распылении расплавов различных металлов и сплавов, если температура га- 5 за - распылителя равна 1,0-1,1 температуры плавления распиливаемого металла в интервале динамического напора и градиента скоростей газовой

струи, указанных в предложенном способе.

Так, например, опыты по получению гранул из расплава комплексного модификатора типа "Прокалой -16" с магнием и редкоземельными металлами, имеющих температуру плавления _ч1150’с, показали следующие результаты (табл.2).

Таблица 2

Параметры газового потока	Количество частиц, %
Температура,°С	Динамический напор, 10* Па	Градиент скорости, с"¹ ______' _	0,1-1,5 мм	0,5 мм

Шероховатость

1170

1,5

1,0-Ю³

0,5

Форма

частиц

3 Шаровидные

Получены гранулы, в которых не содержится пожаровзрывоопасных частиц менее 0,05 мм.

Аналогичные результаты полу гих металлов , которые при ох лаждении образует защитную плен· ку на поверхности (феррохром, силикохром , ферросилиций и

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4

Claims

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГРАНУЛ, включающий распыление струи расплава газовым потоком с возрастающей скоростью в направлении истечения струи, кристаллизацию и охлаждение образующихся гранул, о тличающийся тем, что, с целью повышения качества гранул за счет предотвращения образования пылевидных частиц, струю расплава распыляют газовым потоком с динамическим напором 1:10⁴-3\10⁴ Па, градиентом скорости 1 -10³-1 -10⁴ с'¹ и температурой, равной 1,0-1,1 температуры плавления распыляемого металла.

Фиг ί

1161248

1 1161248
2