Устройство для получения металлического порошка

 

УСТЮЙСТЮ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛШ ЧЕСКОГО ПОЮШКА, включаницее рабочую камеру, штрубок для подачи расплава и узел диспергирования, содержащий иасадок для боковой подачи газа, отличающее с я тем, «гго, с целью повышения дисперсности полученного порошка, сокращения расхода газа и умеиьшеиня габаритов рабочей камеры при одновременном увеличении пр я1зводительности процесса, узел диспергирования снабжен по крайней мере одной газожидкостной форсункой, вьшолненной в виде сопла, патру- . бок для подачи расплава снабжен ; насадком, . выполненным шнижим по 1вертикали и размещенным под углом 10-30° к оси насадка для подачи газа, пртчем последиий выполнен в виде сверхзвукового щелевого сопла, плоского по горизонтали и ртсположенного под углом 1-15 к горизонтал нЫ1 оси камеры, а нижияя кромка насадка для шщачи расяшава удалеш по горизонтали от среза сопла для газа на расстояние 0,3-2 длины щели, сопля и по вертикали на расстояние 0,2-1 длины щелилри этом огноиюние длины щели donna для подачи газа к ширине щели насадкв для подачи расплава . составляет 4-10. tfua.l

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

CCUWI Ф

РЕСПУБЛИН

3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЗФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3362964/22-02 (22) 10.12.81 (46) 2305.83. Бюл. У 19 (72) В А. Сурин, А. С. Григорыпщ, В. К. Брофеев, В. В. Григорьев, С. И. Жигач, О. Н. Засухии, А, М. Сизов, В. Н. Усков, В. Н. Славянинов, 10. Н. Назаров, И; Я. Вдзиевская, К.А.Плотников, В. И. Новиков, А. В. Гаврилов и

Н. В. Туляков (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промьппленцостн н Ленинградский мехаиическин институт (53) 621.762.224(088.8), (56) 1. Патент США У 3009205, кл. 264-12, 1961.

2. Патент Японии У 53-16391, кл. В 22 О 23/08, 1978. (54) (57) УСПОИСПЮ ДЛЯ ПОЛУЧБНИЯ МБТАЛЛИЧБСКОГО ПОЮШКА, включающее рабочую камеру, патрубок для подачи расплава

„,SU„„1018807, А н узел диспергировання, содержащий насадок для боковой подачи газа, о т л и ч а ю щ eе с я тем, что, с целью повышения дисперсности полученного пороапса, сокрацения расхода газа и уменьшения габаритов рабочей каме- ры при одновременном увеличении производительности процесса, узел диспергировання снабжен по крайней мере одной газожидкостной форсункои, выполненной в виде сопла, патрубок для подачи расплава снабжен: насадком, . выполненным нлоскнм по вертикали и размещенным под углом 10-30о к оси насадка для подачи газа, причем последний: выполнен в виде сверхзвукового щелевого сойла, плоского но горизонтали н расположенного под углом 1-15 к горизонтальной оси камеры, а нижняя кром- Е ка насадка для подачи расплава удалена по горизонтали от среза сопла для подачи газа на расстояние 0,3-2 длины щели, сопла и по вертикали на расстояние 0,2-1 длины щели,при этом огношение длины щели сопла для подачи га- Ф за к ширине щели насадки для подачи расплава составляет 4-10.

1018807

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к получению порошка распылением расплавленных металлов и сплавов.

Известно устройство для получения металли ° ческого порошка, включан>щее рабочую камеру, теплоизолированные емкость и патрубок для вертикальной подачи расплава в рабочую каме. ру, насадок и сопла для подачи газа (1).

Однако устройство характеризуется повышенным расходом газа, а также значительными габаритами раоочей камеры.

Наиболее близким к изоб„>етению по техниче кой сущности и достигаемому результату является устройство для получения металлического порошка, включающее рабочую камеру, патрубок для подачи расплава и узел диспергирования, содержащий насадок для боковой подачи газа. При этом устройство снабжено дополпительным распыливаюшим элементом — вращающимся диском (21, Недостатками этого устройства являются низкая дисперсность полученного порошка, высокий расход газа и значительные габариты рабочей камеры при низкой производительности процесса.

Цель изобретения — повышение дисперсноси полученного порошка, сокращение расхода газа и уменьшение габаритов рабочей камеры при одновременном увеличении производительности процесса.

Зля достижения указанной цели в устройстве для получения металлического порошка, включающем рабочую камеру, патрубок для подачи расплава и узел диспергирования, содержащий насадок для боковой подачи газа, узел диспергирования снабжен по крайней мере одной газожилкостной форсункой, выполненной в виде сопла, патрубок для подачи расплава снабжен насадком, выполнвнным плоским по вертикали и размещенным под углом 10-30 К оси насадка для подачи газа, причем последний выполнен в виде сверхзвукового щелевого сопла, плоского по горизонтали и расположенного под утлом 1-15 к горизонтальной оси камеры, а нижняя кромка насадка для подачи расплава удалена по горизонтали от среза сопла лля подачи газа на расстояние 0,3 — 2 длины щели сопла и по вертикали на расстояние 0,2 — 1 длины щели, при этом отношение длины щели сопла для подачи газа к ширине щели насадка для подачи расплава составляет 4-10.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1.

Устройство для олучения порошка включа. ет горизонтальную рабочую камеру 1, патрубок 2 с насадком 3 для подачи расплава, узел диспергирования, включающий насацок 4 для боковой полачи газа, выполненный в виле сверхзвукового щелевого сопла, плоского по горизонтали, и газожилкостную форсунку 5.

При этом насадок 3 выполнен плоским по вертикали, а цгирина его щели Ь . Ширина щели насадка 4 Ь, а длина — . Насадок 4 установлен под углом 1-15 к горизонтальной оси о камеры 1, а насадок 3 под утлом 10-30 к

10 оси насадка 4.

Устройство работает следующим образом.

Через сверхзвуковое щелевое сопло насадка

4 полают газ, содержащий поперечную струю.

Через жидкостную форсунку 5, выполненную также в виде сверхзвукового сопла, подают газ, а в закритическую часть сопла подают охлаждающую инертную жидкость. При взаимодействии жидкости со сверхзвуковым потоком газа обеспечивается дробление жидкости, а о 2разующийся аэрозоль создает в горизон-

l5

20 тальной камере 1 область разлета аэрозоля.

Через патрубок 2 и насадок 3, кромка которого удалена от кромки насадка 4 на расстояние с = (0,3-2), подают расплав металла.

При взаимодействии расплава с поперечной струей газа происходит дробление расплава на мелкие капли, которые дополнительно охлаждаются аэрозолем в камере 1. В результате этого образуется мелкодисперсный порошок с прокристаллиэовавшимися частицами.

30 подачи жидкости к оси бокового насадка для

О подачи газа равен 20, т. е. реализуются оптимальные рекомендованные режимы. В этом случае достигается высокая степень диспергации расплава, отсутствуют крупные жидкие частицы и ликвидировано их попадание на стенки камеры. Частицы с размером 0,020,04 мм составляют больше 90%. Остальные меньше 0,3 мм.

55

Пример 2. Относительная скорость течения газа в области дробления равна

1,2 скорости звука (для воздуха примерно

330 м/c), относительное давление подачи гаПорошки получают на крупномасштабной модельной установке с горизонтальной камерой размерами 1,5 х 2 х 5 м.

В качестве исходного материала используют расплав, полученный хлорированием медно.никелевого сырья в смеси с хлористым натрием, имеющий температуру плавления 450620 С. Диспергирующий газ — воздух, жидкий хладагент — вода.

Пример 1. Относительное давление подачи газа равно 7, относительная скорость газа равна 1,3 скорости звука, избыточное давление подачи газа на газожидкостной форсунке составляет 2 10 н/м, угол наклона бокового

5 о

45 насадка для подачи газа равен 10, угол наклона оси выходного сечения насадка для

1018807

< за равно 5. Угол наклона выходного сече- ния насадка для подачи расплава к оси Hsсадка для подачи газа равен 90о. В этих условиях диспергацня существенно ограничена по длине, а в области взаимодействия 5 струй наблюдается интенсивное разбрызгивание крупных капель, которые не успевают кристаллизоваться а в жидком виде попадают на стенки камеры, включая торцовую стенку. Такие режимы работы не допустимы. о

Пример 3. Относительная скорость течения газа в области дробления равна 1,2 скорости звука, относительное давление подачи газа, равно 5. Угол наклона насадка для подачи расплава равен 3Q Насадок для боковой подачи газа выполнен в виде симметричного сопла, для которого скорость истечения газа составляет 1,2 скорости звука.

При этих параметрах в области дробления расплава поперечной газовой струей наблюдается?о разбрызгивание крупных капель, которые попадают на стенки рабочей камеры в жидком виде, что приводит к нежелательному налипанию на стенки камеры. Поэтому применение насадка, выполненного в виде осесимметричного сопла 25 для боковой подачи газа, оказывается недопустимым.

Пример 4. Насадок для подачи газа выполнен в виде осесимметричного сопла, относительное давление подачи газа равно 5, относительная скорость газа в области дробленния составляет I 3. Угол наклона осн выходного сечения насадка для подачи расплава к оси насадка для подачи газа равен 90 н их удаление друг от друга 6 = 5 мм. В этих условиях

35 при дроблении расплава наблюдается образование крупных капель, которые попадают на стенки рабочей камеры в жидком виде, что недопустимо. Такой режим дутья с размером 0,3 . g недопустим.

Пример 5. Насадок для подачи газа выполнен в виде осесимметричного сопла, относительное давление подачи газа равно 5, относительная скорость газа в области дробления составляет 1,3. Угол наклона оси выходного 45 сечения насадка для подачи расплава к оси насадка для подачч газа равен 90 н их удаление о друг от друга = 100 мм. В этом режиме наблюдается разбрызгивание крупных -капель расплава во все стороны, которые попадают на

50 стенки рабочей камеры в жидком виде, что недопустимо. Такой режим дутья с размером

> 2 . недопустим.

Включение в узел диспергирования, ло крайней мере, одной газожидкостной форсунки,с подачей инертного жидкого охладителя обеспечивает кристаллизацию всех диспергированных частиц для любых высокотемпературных расплавов и исключает налипание расплава на

4 стенки камеры при уменьшении поперечных размеров рабочей камеры.

Выполнение форсунки в виде сверхзвукового сопла обеспечивает подачу жидкого охладителя в закритическую часть с получением мельчайшего газожидкостного аэрозоля, распространяющегося с в осокой скоростью н» значительные расстояния.. Это приводит к эффективному охлаждению дисцергированных частиц во всем объеме рабочеи камеры.

Снабжение патрубка для подачи расплава насадком, выполненным плоским по вертикали и наклоненным под углом 10-30 к оси насадка для подачи газа, обеспечивает требуемые дпя получения мельчайших частиц условия встречи струй, ликвидирует образование и разлет крупных капель. Нижний предел обусловлен тем, что при углах меньше 1О набегающий газовый поток может обтекать насадок. Это приводит к охлаждению расплава, увеличивает его вязкость и затрудняет диснергирование, что может привести к застыванию расплава в патрубке.

Верхний предел в 30 обусловлен тем, что прн больших углах встречи струй при дроблении расплава образуются крупные капли, которые не успевают закристаллизоваться эа время полета в камере и налипают на ее стенки.

Вместе с тем, в диапазоне 10-30 за счет эжекционных свойств газовой струи осуществляется подсос струи расплава, что улучшает условия дисцергирования за счет ускорения потока расплава и в связи с уменьшением времени движения по тракту. ъ

Снабжение насадка для подачи газа щелевым соплом, плоским по горизонтали, существенно. улучшает процесс дробления расплава и разлета диспергированных частиц но сравнению с соплами иной конфигурации.

Наклон осн сопла к горизонтальной оси камеры позволяет улучшить процесс и предохранить свод нли днище камеры от возможного попадания отдельных жидких частиц.

Угол в 10-30о обусловлен тем,:rro при большем наклоне оси сопла к линии горизонта факел распыла может касаться пода или свода камеры, вызывая их дополнительный перегрев н разрушение, а прн меньшем не достигается необходимая полнота днспергирования расплава.

Нижний предел (0,3 длины щели сопла по горизонтали и 0,2 по вертикали) удаления кромки насадка для подачи расплава от среза сопла обусловлен появлением в т1роцессе диспергации крупных капель, попадающих иа торцовую стенку камеры н сопло, что не- . допустимо.

Верхний предел (2 длины щели сопла но горизонтали и 1 по вертикали) соответствует1018807

Фие. Р

Составитель И. Киянский

Техред Е.Харнтончик.

Корректор А. Дзятко

Подписное

Редактор Н. Бобкова

Заказ 3600/12 тщ 813

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

5 точке соударений струй, по крайней мере, звуковой скорости течения газа, что является йепременным условием полного диспергировання расплава.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет получать мелкодислерсные порошки с размером частиц основной массы

6 материала, равным 0,02 — 0,04 мм, прн одно временном улучшении основных показателей процесса по сравнению с существующими уст. ройствами (сокращение расхода газа в 2-3 раза, уменьшение размеров рабочей камеры в 1,54,0 раза с одновременным увеличением произво. днтельности процесса в 1,5-2,0 раза).