Способ получения композиционного металлического порошка и устройство для его осуществления

 

1. Способ получения композиционного металлического порошка, включающий введение кольцеобразного потока порошкового материала в расплав и распыление струи расплава газом , отличающийся тем, что, с целью получения порошка узкого гранулометрического состава, осуществляют дополнительную подачу порошкового материала в распьтитель ном газе внутрь струи расплава. 2. Устройство для получения композиционного металлического порошка содержащее металлоприемник, внешний питатель и распылительную форсунку , отличающееся тем, что оно снабжено внутренним питателем , расположенным на одном уровне и соосно с металлоприемником и внеш-g ним питателем. (Л

COOS СОВЕТСКИХ

С(ЭЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1073002

3(5D В 22 F 9 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3557161/22-02 (22) 24.02.83 (46) 15.02.84,Бюл. Р 6 (72) С.Г.Коротков-и Б.Д.Фишман (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.762.224(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 253566, кл. В 22 F 9/08, 1968.

2. Патент ФРГ М 2124199, кл. 31 в 23/08, опублик. 1972.. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА И УСТ РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ получения композиционного металлического порошка,.включающий введение кольцеобразного потока порошкового материала в расплав и распыление струи расплава газом, отличающийся тем, что, с целью получения порошка узкого гранулометрического состава, осуществляют дополнительную подачу порошкового материала в распылитель-. ном газе внутрь струи расплава.

2. Устройство для получения композиционного металлического порошка содержащее металлоприемник, внешний питатель и распылительную форсунку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено внутренним питателем, расположенным на одном уровне и соосно с металлоприемником и внеш-э ним питателем.

1073002

Изобретение относится к порошково металлургии, а именно к получению металлических композиционных порош.ков.

Известен способ получения металлического порошка распылением, в котором охлажденные мелкодисперсные частицы порошка дополнительным потоком газа вводятся в факел распыления, образующийся при дроблении струи расплава скоростным потоком нагретого газа. Реализующее этот способ устройство содержит тигель для жидкого металла, инжекционную распылительную форсунку, вертикальную камеру распыления и кольцевой коллектор для вдувания первичных частиц в факел распыления. Жидкий расплав, вытекая из тигеля, дисперги руется в вертикальной камере, где первичные мелкие частицы, попав на решетку грохота, проваливаясь через нее, далее транспортируются к кольцевому коллектору для вдувания в факел распыления(1).

Недостатком способа является то, что зоны дробления струи расплава и внедрения в нее первичных мелких час тиц порошка сильно удалены друг от друга. Поскольку по сечению распыляемой струи, на ее периферии, находятся крупные и мелкие частицы, которые в момент прохождения зоны введения первичных частиц находятся, как правило, уже в твердом состоянии и мешают проникновению первичных частиц внутрь струи, известный способ не дает возможности получения порошков узкого спектра по грансоставу.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения металлического порошка распылением, в котором струя расплава подается во внутрь кольцеобразной струи порошкового материала, после чего под действием распыпительной форсунки начинается одновременное внедрение порошка в расплав.и его распыление.

Устройство, реализующее этот способ,содержит металлоприемник с ка,либрованным выпускным отверстием для расплава и конуса, формирующие кольцеобразный поток порошка, рас.положенные сооСно над распылительной форсункой(2 ).

Однако при распылении данным способом на участке от поверхности струи расплава до ее центра распылитель (газ) имеет разный градиент скорости и давления. Происходит это за счет действия эффекта гашения энергии распылителя на поверхности струи расплава вследствие неупругого удара. Поэтому процесс протекает грубо, с неравномерной ,плотностью "орошения" порошком и распыляемой струи расплава по сечению факела, т.е. на периферии факела получается более тонкое распыление с образованием мелких частиц, а размер частиц в центральной части факела распыления более крупный. Полученный продукт имеет широкий спектр частиц по крупности, а это является недостатком способа. цель изобретения — получение

39 порошка узкого гранулометрического состава.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения металлического композиционного порошка, включающему введение кольцеобразного потока порошкового материала в расплав и распыление струи расплава газом, осуществляют дополнительную подачу порошкового материала в распылительном газе внутрь струи расплава.

Устройство для осуществления этого способа, содержащее металлоприемник, внешний питатель и распыительную форсунку, снабжено внутренним питателем, расположенным на одном уровне и соосно с металлоприемником и внешним питателем.

Способ осуществляется следующим

Зп образом.

В процессе распыления кольцеобразная струя расплава, заполненная изнутри распыливающим газом с частицами холодного порошка по А и "окутанная" снаружи кольцеобразным потоком порошка определенной фракции, попадает в зону активного диспергирования форсунки. Под действием истекающего из форсунки энергоносителя, частицы порошка из внешнего потока

40 внедряются в струю расплава и вместе с энергоносителем участвуют в процессе распыления, эффект которого улучшается вследствие того, что изнутри струя расплава подвергается

45 разрушающему воздействию распыляющего газа, истекающего из внутреннего питателя с высокими энергетическими параметрами и определенной концентрацией частиц холодного порошка. Происходит тонкое распыление жидкого металла с равномерным распределением холодного первичного порошка по факелу распыления. Холодные частицы являются основой, на которой формируется композиционный порошок.

Жидкие капли распыленного расплава под действием сил поверхностного натяжения обволакивают холодные частицы (центры кристаллизации ) и застывают, образовав композиционный

60 порошок. Соотношение расходов распыляемого расплава и холодных частиц выбирается, исходя из тех соображений, что при прочих равных условиях поверхность образующихся !

65 при распылении капель расплава

1073002

II р и м е р 1. Получение композиционного металлического порошкаА Вуд осуществляется на моделирующей установке. Кольцеобраэная струя сплава Вуда (внутренний диаметр 14 мм и вешний 20 мм ), перегретого до

160 С, вытекает в зону распыления.

Здесь она "обволакивается" с внешней поверхности кольцевым потоком (внутренний диаметр 22 мм и внешний

10 24 мм )холодных частиц порошка алюминия крупностью 0,1-0,2 мм и мгновенно, подвергается распылению энергоносителем форсунки с давлением 4 атм.

Одновременно с этим из внутреннего .

15 питателя истекает распылитель с

P = 4 атм со взвешенными частицами той же крупности порошка алюминия.

Расход распылителя 1,1 кг/кг расплава, расход холодных частиц 1 кг/кг . расплава, крупность полученного порошка 0,5-2 мм. его гранулометрический состав следующий: должна быть достаточнои для создания оболочки на -первичных (холодных) частицах основы композиции.

На чертеже представлено устрой-. ство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство со:-ржит металлоприемник 1, внутри которого размещен внутренний питатель 2. На одном уровне в основании с металлоприемником 1 и питателем 2 и соосно с ними располагается внешний питатель 3.

Под металлоприемником раэмещае ся распылительная форсунка 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Расплавленный металл вытекает из металлоприемника 1. Посредством цилиндрического в своем основании внутреннего питателя 2, который расположен соосно с металлоприемником и внутри его, расплав формируется в струю кольцеобразного сечения. На одном уровне в основании с металлоприемником 1 и питателем 2 и соосно с ними располагается внешний конусный питатель 3 таким обраэом,что цилиндрическое основание металлоприемника 1, находящегося внутри литателя 3, способствует формированию еще одного кольцеобразного потока, состоящего иэ частиц порошка, внедряемых в струюз расплава. Распыление расплава происходит эа счет форсунки 4.

Размер частиц,мм 0,5 0,5-1 1-1,5 1,5-2

Содержание по массе,Ъ

3,2 7,3

В известном способе распылением цилиндрической струи расплава получают продукт крупностью 0,1-5 мм.

Экспериментальные распыления по указанному способу показывают, что гранулометрический состав получаемого продукта следующий:

Размер частиц, мм 0,1 0,1-0,5 0,5-1 1-1,5

Содержание,Ъ 2,2

9,4

13,7 17,4

Размер частиц, мм 1,5-2 2-3

3-4 4-5 5

50 Содержание, Ъ 15,8 21,1

12,0 5,3 3,1

Пример 2. Получение композиционного порошка 15Ъ ферросилиция (ФС-15) — алюминий осуществляется на полупромышленной установке.

Кольцеобразная струя расплава алюминия, имеющая внутренний диаметр

14 мм и внешний 20 мм, перегретая до 700 С, вытекает в зону распыления, где "окутывается" кольцевым потоком (внутренний диаметр 22 мм и внешний 24 мм ) холодных частиц порошка ФС-15 крупностью 0,040-0,060 мм и подвергается распылению воздухом, Предлагаемая принципиальная схема устройства для распыления расплава, в зависимости от характеристики вдуваемых первичных частиц, параметров распылительной форсунки, геометрических параметров и теплофизического состояния струи расплава, дает возможность получать компо- "4О зиционные металлические порошки, гранулы и дроби различной крупности с узкими пределами гранулометрического состава различной сферичности.

Вследствие диспергирования кольце- 45 образной струи расплава эа счет подведения газа распылителя с частицами первичного порошка к ее внутренней и внешней поверхности процесс распыления протекает наиболее глубоко и полно, с меньшими энергетическими затратами распылителя. Ин-. тенсивный теплообмен в факеле распыления, быстрое формирование порошка и его охлаждение снижает сте55 пень окисленности частиц, исключает использование охлаждающей жидкости в грануляционном баке и приводит к уменьшению габаритов распылительной камеры. Твердостью конечного продукта можно варьировать, используя 60 в качестве основы композиции порошок той или иной твердости. Способ .позволяет получать порошки из расплавов черных и цветных металлов с различной температурой плавления. 65

1073002

Составитель А.Храмцов

Техред Т,дубинчак Корректор В.Гирняк

Редактор Н.Киштулинец

Тираж 779 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ..по делам изобретений и открытий

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

)аказ 257/9 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 истекающим из форсунки с давлением

16 атм. Одновременно с этим из внут. рениего питателя истекает распыливающий воздух с давлением 16 атм со взвешенными частицами порошка

ФС-15 той же крупности. Расход распылителя 1,5 кг/кг расплава, расход холодных частиц 1 кг/кг расплава.

Граиулометрический состав получаемого порошка следующий:

Размер час-. тиц, мм 0,04 0,04-0,09 0,09- 0,16 0,2

-0,16 -0,2

СодерТаким образом, использование изобретения позволяет получать композиционные порошки узкого гранулометрического состава.