SU1519851A1 - Устройство дл получени металлического порошка - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области порошковой металлургии, а именно к получению металлических порошков путем центробежного распылени  струи расплава. Целью изобретени   вл етс  увеличение производительности при снижении удельного расхода хладагента. При работе устройства металл из металлоприемника 3 попадает в виде струи на сферический распылитель 7, расположенный в центре кристаллизатора 8, выполненного в виде усеченного конуса и соединенного с несущим диском 10. Распылитель 7 диспергирует расплав под действием центробежной силы на мелкие частицы, которые, взаимодейству  с конической поверхностью кристаллизатора, кристаллизуютс  под воздействием охладител , протекающего через поры на поверхность кристаллизатора. 4 ил.

Description

А-А

(Л

ел

со

СХ) ел

Xлaдac ef rп (риг 2

Изобретение отоситс  к области порошковой металлургии, а именно к получению металлических порошков путем центробежного распылени  струи расплава.

Целью изобретени   вл етс  увеличение производительности при снижении удельного расхода хладагента.

На фиг. 1 представлено устройство, обилий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 1.

Устройство содержит плавильную камеру 1, где расположены плавильна  печь 2 и металлоприемник 3, причем металлоприем- ник соедин ет плавильную камеру 1 и камеру 4 распылени , в которой соосно выходному каналу 5 металлоприемника )ае1ЮЛ()жен рас11ыл юш,ий узел 6, состо щий из распылител  7, кристаллизатора 8, крепежа 9 и несущего диска 10, причем между распылителем 7, кристаллизатором 8 и несущим диском 10 существует полусферическа  полость 11, перехед и1а  в коническую 12, при этом полость 1 1 соединена с системой 13 подвода хладагента , кроме VToro, распыл ющий узел 6 приводитс  в движение приводом 14, нижн   часть камеры 4 выполнена в виде п()|1()и1косборннка 15, а камеры 1 и 4 подсоединены трубопроводом 16 к вакуу.ми- руюпюму аппарату 17.

Устройство работает следующим образом .

Вначале с помоп1ью аппарата 17 через трубопровод 16 откачивают газовую среду из камер 1 и 4. Затем включают печь 2 и производ т вакуумную плавку металла. Перед заверщением плавки и достижением металла необходимого перегрева включают привод 14 и подают в систему 13 хладагент . В качестве хладагента используетс  жидка  среда, обладающа  неболь- динамической в зкостью и хорошо смачивающа  металлические волокна, на которых выполнен кристаллизатор 8 (например , вода, минеральное масло). Из системы 13 хладагент поступает в полость 11, из неев полость 12, а далее под

действием центробежных и капилл рных сил через пористую структуру кристал,1изатора 8на его гофрированную поверхность . Рабочую поверхность кристаллизатора 8 хладагент покрывает тонкой пленкой . При достижении металлом оптималь- пых cBoi icTB дл  пере()аботки в порошки пз n.ii 15и.,1ьной печи 2 его П1)дают в мета.ч- ;|пнрпемп11К 3, откуда он через кана.ч 5 и виде сгруи 18 поступает на рас1п 1л ю- щий узел 6. Из сферической поверхности расаы.-щтел  7 металл в виде капель поступает на криста.тлизатор 8, где во врем  KoiruiKTa происход т направленна  деформаци  капе.ь II их кристаллизаци . Получаемые шцюшки имеют выт нутую или чешуйчатую форму, сформировавшиес  частички металла собираютс  в порошкосборник 15. Откачивание образующейс  при формовании порошков газовой среды происходит на

прот жении всего времени работы устройства с целью исключени  ее вли ни  на процесс порошкообразовани .

Выполнение кристаллизатора в виде усеченных конуса с гофрированной больнюй

поверхностью из металлических штапельных волокон и представл юпшх собой механически прочное тело с повышенной пористостью , причем гофры на боковой поверхности кристаллизатора ориентированы радиально, а их высота к большему осно5 ванию в соотношении 1 ;5,5-1:6,5 к длине обеспечивает стабильный высокопроизводительный процесс порошкообразовани  из капель расплавленного металла при снижении удельного расхода .хладагента.

QВыполненный методами пороп1ковой металлургии кристаллизатор из металлических и1тапельных волокон обладает необходимой механической прочноспъю и повьипенной пористостью. Он обеспечивает осу|цествление процесса кристаллизации при посто нной

5 (заданной) температуре. Причем активное смачивание жидким хладагентом гофрированной поверхности кристаллизатора и образование на этой новерхноти тонкой пленки позвол ет осуп1есги.1 ть 11е)сра()()тку в струи мета:1.:1а с уве.шчепным рас- хо.лом, при котором полностью иск;1ючепа возможность коагул ции капель на кристаллизаторе , а получаемые порошки обладают ультрамелкой или микрокристаллической структурой.

Ориентирование гофр радиа:1ьпо необходимо дл  получепи  па их поверхности равномерного сло  хладагента. Это необходимо дл  получени  nopoinKOB однородных но структуре и геометрии. При минимальной высоте пленки хладагента, котора  образуетс  только на стадии смачивани , на рабочей поверхности кристаллизатора формуютс  норопжи ченп йчатой формы при скорости кристаллизации 8,2Х X 10- 1,5Х 10 К/с, а при толщине пленки хладагента на кристал.чизаторе. равной 1-1,3 м, формуютс  порошки выт путой формы с :элли 1соидальпым поперечным сечением при скорости К11исталлизации 6,8Х X 10 7,3X10 К/с.

Увеличение высоты гофр в соотношении 1:5,5 1:6,5 к их длине на боковой но- верхп(х-|и кристал..1изатора в сторону бо. 1ь- 1ПСГО основани  обеспечивает контакт с кристаллизатором всех каие. ш металла, сорвавп1ихс  с распылител .

Уменьп1ение отпон1ени  высоты гофр к

5 их длине менее чем 1:5,5 ведет к снижению производительности устройства в смысле получени  iioponiKOB с ультрамелкой или микрокристалличес:- ой структурой. Так

0

5

0

5

0

уменьшение этого отношени  к 1:5 приводит к по в;1ению каплевидных включений, которые не обладают указанной структурой .

Увеличение отношени  высоты гофр к их длине более чем 1:6,5 ведет к нарушению равномерной пропитки пористого тела хладагентом и приводит к по влению локальных зон на рабочей повехнос- ти, где из жидких частиц металла формуютс  порошки чешуйчатой формы, но при невысоких скорост х охлаждени . При соотношении 1:7 в получаемой продукции по вл ютс  частички порошка чешуйчатой формы , которые формовались при скорости охлаждени  не выше Ю К/с. А это значит , что участки, где формовались эти частички, не пропитывались хладагентом. С увеличением отношени  высоты гофр к длине площади этих участков увеличиваютс  и при величине отношени  больше, чем 1:7,5, становитс  нецелесообразным использовать пористый материал в качестве кристаллизатора дл  получени  порошков с ультрамелкой или с микрокристаллической структурой.

Выполнение рабочей поверхности кристаллизатора гофрированной позвол ет значительно увеличить зону формовани  порошков и тем самым интенсифицировать процесс получени  порошков из струи металла .

Пример. Сравнительные испытани  предлагаемого технического решени  и известного проводились при получении металлических порошков из расплавленных отходов электротехнической стали. В качестве хладагента в предложенном устройстве использовалось минеральное масло, а в известном - техн. вода. Гофрированный кристаллизатор выполнен из медных штапельных волокон со средним диаметром 70X10 мм и обладает следующими характеристиками:

пористость 0,651 отн. ед.;

максимальный диаметр пор 203X10 м;

средний гидравлический радиус пор 32,5X10 м;

жидкостна  проницаемость 0,00128 /(м1с);

толшина пористой поверхности 0,005 м;

диаметр большего основани  кристаллизатора 0,35 м.

При отношении высоты гофр к их длине, равном 1:6, с помощью предлагаемого технического решени  получены порошки игольчатой формы с отношением длины к

диаметру 50-100 при производительности 25,4 кг/мин.

При тех же энергозатратах с помошью известного устройства при наружнвм диаметре конического рассекател , равном

Q 0,35 м, и при угле между его рабочей поверхностью и осью вращени , равном 82°, достигнутапроизводительность

21,7 кг/мин.

Расход хладагента в предлагаемом 5 техническом решении составил 2,18X10 м на 1 кг продукции, а в базовом объекте - 2,55X10 м на 1 кг продукции.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет осуществл ть высокопроизводительный процесс получени  порошков при рациональном нспользовании хладагента, так как в процессе формовани  порошков хладагент используетс  в виде тонкой пленки равномерно на всей гофрированной поверхности кристаллизатора, т. е. факти- 5 чески весь хладагент принимает участие в процессе порошкообразовани . Это позвол ет снизнть удельный расход хладагента за счет его более эффективного использовани .

0

30

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  получени  металлического порошка, содержашее плавильную печь, металлоприемник, вакуумную систему, приводной охлаждаемый распылитель в виде

   усеченного конуса, кристаллизатор, соединенный с несушим диском, систему подачи хлаагента и сборник порошка, отли- чающеес  тем, что, с целью увеличени  производительности при снижении удельного

   расхода хладагента, кристаллизатор выполнен из металлических штапельных волокон с гофрированной поверхностью, причем гофры на рабочей поверхности кристаллизатора ориентированы радиально и имеют различную высоту с возрастанием в направлении большего основани  в соотношении 1:(5,5-1):6,5 к длине, а рабоча  поверхность распылител  выполнена сферической .

   В ад 6

   Ри.З

   Риг.1

   8

   18

   ф(уг.

   Вид В

   Uffl