SU831371A1

SU831371A1 - Method of producing metallic granules

Info

Publication number: SU831371A1
Application number: SU792826196A
Authority: SU
Inventors: Алексей Иванович Батурин; Алексей Трифонович Кольцов; Валентин Викторович Яковлев
Original assignee: Предприятие П/Я А-1977; Московский Ордена Трудового Красногознамени Институт Стали И Сплавов
Priority date: 1979-10-12
Filing date: 1979-10-12
Publication date: 1981-05-23

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГРАНУЛ(54) METHOD FOR PRODUCING METAL GRANULES

большого количества полых частиц. Газ, наход щийс в закрытых порах, не удал етс при вакуумировании и дегазации. Это приводит к тому, что в последующем процесс компактировани не сможет обеспечить получение беспористой заготовки. Кроме того, такие гранулы вследствие нерегулируемости процесса имеют случайный фракционный состав.a large number of hollow particles. The gas in closed pores is not removed during vacuum and degassing. This leads to the fact that in the subsequent compaction process it will not be able to produce a non-porous preform. In addition, such granules due to the unregulated process have a random fractional composition.

Цель изобретени - повышение качества гранул и достижение регулируемости процесса, а также, создание возможности получени сплавов за пределами области взаимной растворимости их компонентов.The purpose of the invention is to improve the quality of the granules and to achieve the controllability of the process, as well as to create the possibility of producing alloys outside the region of mutual solubility of their components.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе получени металлических гранул, включающем диспергирование расплава пузыр ми инертного газа и охлаждение продуктов диспергировани , инертный газ пропускают одиночными восход щими пузыр ми сквозь стационарную ванну расплава а продукты диспергировани улавливают над поверхностью расплава до их -падени в ванну и принудительно отвод т в зону охлаждени При этом улавливание и отвод продуктов диспергировани осуществл ют созданием локального разрежени над зеркалом ванны. ,,The goal is achieved by the fact that in a known method of producing metal granules, including dispersion of a melt by inert gas bubbles and cooling of dispersion products, an inert gas is passed through a single ascending bubble through a stationary melt bath and the dispersion products are caught above the melt surface before they fall into the bath and forcibly removed to the cooling zone. In this case, the capture and removal of dispersion products is carried out by creating a local vacuum over the bath mirror. ,,

Способ осуществл етс следующим образом.The method is carried out as follows.

Предварительно отрафинированный металл , подлежащий распылению, расплавл ют в электропечи, заполненной инертным газом высокой чистоты, например гелием, аргоном и т.п.The preliminarily refined metal to be sprayed is melted in an electric furnace filled with a high-purity inert gas, such as helium, argon, and the like.

Через пористые огнеупорные вставки , вмурованные, в донную часть футеровки печи, подают инертный газ в пузырьковом режиме. В гидромеханике пузырьковым режимом считаетс такой режим движени газа в жидкости,при котором газовые пузыри в процессе своего зарождени , роста, всплнвани и выхода из металла сохран ют свою индивидуальность .Through porous refractory inserts, imbedded, in the bottom part of the furnace lining, inert gas is fed in a bubble mode. In hydromechanics, the bubble mode is considered to be such a mode of gas movement in a liquid, in which gas bubbles in the process of their nucleation, growth, emergence and exit from the metal retain their individuality.

Дл разных металлов в св зи с существенным различием их физических свойств оптимальные параметры пузыре различны, дл каждого конкретного металла (или сплава) их определ ют заранее эмпирическим путем (нап ример, дл железо-углеродистых сплавов глубина всплывани может быть выбрана -10 см, а размер пузырей не более 1 см) .For different metals in connection with a significant difference in their physical properties, the optimal parameters of the bubble are different, for each particular metal (or alloy) they are determined in advance by empirical means (for example, for iron-carbon alloys the depth of the ascent can be selected -10 cm the size of bubbles is no more than 1 cm).

Размер гранул, получающихс в результате разрушени пленки, определ етс толщиной этой пленки по формулеThe size of the granules resulting from the destruction of the film is determined by the thickness of this film by the formula

d ЗгГ-, где d - размер гранул;d SrH-, where d is the size of the granules;

сР - толщина разрушающейс пленки .cf is the thickness of the breaking film.

В свою очередь, параметр определ етс поверхностным нат жением металла, а значит дл определени In turn, the parameter is determined by the surface tension of the metal, and so to determine

сплава - температурой этого сплава. В силу данной закономерности,фракци онный состав гранул легко поддаетс регулированию, его регулируют путем изменени температуры. Так как температурный коэффициент поверхностного нат жени различаетс дл разных металлов и сплавов даже по знаку, то функциональную св зь между температурой металла Т и размером гранул (Т) устанавливают заранее, провод специальное исследование.alloy - the temperature of this alloy. By virtue of this pattern, the fractional composition of the granules is easily controlled, it is controlled by changing the temperature. Since the temperature coefficient of surface tension differs for different metals and alloys even in sign, the functional relationship between the temperature of the metal T and the size of the granules (T) is established in advance, a wire is a special study.

Заключительной операцией способа вл етс улавливание продуктов диспергировани над поверхностью расплава до их падени в ванну и принудительный отвод в зону охлаждени .После разрушени пленки диспергированные частицы вынос тс поверх потоком газа, который расшир етс в результате сн ти капилл рного давлени послевскрыти пузыр . Чтобы предотвратить возврат частиц в ванну, их отвод т из зоны распылени созданием локального разрежени над зеркалом ванны .The final operation of the method is to trap the dispersion products above the surface of the melt before they fall into the bath and forcibly withdraw to the cooling zone. After the film breaks, the dispersed particles are carried over the gas flow, which expands as a result of removing the capillary pressure after the bubble is opened. To prevent particles from returning to the bath, they are removed from the spray area by creating a local vacuum above the bath mirror.

Скорость потока отвод щего газа устанавливают на 5-10% выше скорости витани частиц. При более низкой скорости газового потока некоторые частицы могут оседать обратно в ванну , так как поле скоростей неравномерно и на отдельных участках скорость потока может оказатьс ниже скорости витани наиболее крупных частиц . При очень высокой скорости вЕлдувающего газа ускор ющего процессы массообмена в системе газ-металл и гранулы могут окисл тьс .The flow rate of the exhaust gas is set 5-10% higher than the soar velocity of the particles. At a lower gas flow rate, some particles can settle back into the bath, since the velocity field is uneven and in some areas the flow velocity can be lower than the soaring speed of the largest particles. At very high velocities of the bladder gas, accelerating mass transfer processes in the gas-metal system and the granules can be oxidized.

Пример .Способ осуществл ют дл получени порошка железа ПЖ4К. . Работу провод т на специальной лабораторной установке. Распыл емый метгшл готов т в индукционной печи, питающейс от лампового генератора ЛПЗ-67В Масса металла 3 кг. Гранулы получают путем пропускани инертного газа в пузырьковом режиме через пористую пробку, вмурованную в центр донной части магнезитового тигл . Параметр пузырей следующие:, глубина всплывани 100 мм, средний размер 10 мм. Отбор диспергированного металла осу- : иествл ют путем отсоса частиц через алундовую трубу сечением 20 мм. Производительность насоса при этом составл ет 20 л/мин. Така скорость на 5% выше скорости витани наиболее крупных получающихс частиц (500 мкм)Example. The method is carried out to obtain iron powder ПЖ4К. . The work is carried out on a special laboratory installation. Sputtered metal is prepared in an induction furnace, powered by an LPZ-67B lamp generator. Metal weight 3 kg. The granules are produced by passing an inert gas in a bubbly mode through a porous plug, imbedded in the center of the bottom part of the magnesite crucible. The parameter of the bubbles is as follows: the ascent depth is 100 mm, the average size is 10 mm. The selection of the dispersed metal was carried out by suction of particles through an alundum tube with a cross section of 20 mm. The capacity of the pump is 20 l / min. This speed is 5% higher than the soaring speed of the largest particles obtained (500 microns)

Гранулы, получаемые по предлагаемому способу, имеют совершенную сферическую форму, без пор. На поверхности окислов не обнаружено. Насыпна плотность возрастала до 2,7 г/см, т.е. на 18%.The granules obtained by the proposed method have a perfect spherical shape, without pores. No oxides were detected on the surface. The bulk density increased to 2.7 g / cm, i.e. by 18%.

Claims

The resulting powder has a narrower particle size distribution and a more sophisticated form than sprayed powder. 58 under the action of hydrogen evolving in vacuum, the number of suitable granules increases from 47% to 90%. In addition to improving the quality of the granules, the pledged method ensures the process controllability. It is possible to easily and quickly regulate both the flow rate of the spraying gas and the temperature of the bath, which uniquely determines the average particle size: at an experimental temperature of 1580 ° C, the particles have an average size of 300 microns. The proposed method can be used to obtain a particularly high-quality powder for the manufacture of parts of a responsible purpose; in order to obtain certain types of new alloys, which cannot be obtained by known methods. Claims 1. A method of producing metal granules, comprising dispersing 16 the melt with inert gas bubbles and cooling the products of dispersion. characterized in that, in order to improve the quality of the granules, to achieve the controllability of the process and to obtain alloys outside the region of mutual solubility of their components, the inert gas is passed through single ascending bubbles through the stationary melt bath, and the dispersion products are trapped above the melt surface before they get into the bath and forced to the cooling zone. 2. The method according to claim 1, is different from the fact that the capture and removal of dispersion products is carried out by creating a local dilution over the vanilla graze. Sources of information taken into account in the examination 1 USSR author's certificate 455801, cl. B 22 O 23/08, 1975.

2. US patent 3510546, cl. 264-13, 1970.