Устройство для получения дисперсных порошков из расплавов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ИЗ РАСПЛАВОВ, .j включающее металлопрнемник с выпускным отверстием и форсуночный узел, выполненный в виде трубчатых камер, снабженных соплами, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности устройства, эффективность диспергирования расплава , экономичности устройства за счет снижения удельного расхоДа: газообразного энергоносителя, сопла выполнены криволинейными с косым срезом, причем ширина сопел в центральном сечении превьшает ширину сопел на концах в 4 раза.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5Ц В 22 F 9/08

@PE gsg1,ãúò g q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1ь.

Н А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3687978/22-02 (22) 06.01.84 (46) 30.06.85.Бюл. Ф 24 (72) Н.А.Распопов (71) Институт металлургии Уральского научного центра АН СССР (53) 621.762.224 (088.8) (56) Патент США М 3725517, кл. В 01 J 2-04, опублик. 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 545392, кл.,В 22 F 9/08, 1975. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ИЗ РАСПЛАВОВ, „„SU„„1163996 А включающее металлоприемник с выпускным отверстием и форсуночный узел, выполненный в виде трубчатых камер, снабженных соплами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности устройства, эффективность. диспергирования расплава, экономичности устройства за счет снижения удельного расхода..газообразного энергоносителя, сопла выполнены криволинейными с косым срезом,. причем ширина сопел в центральном сечении превышает ширину сопел на концах в 4 раза.

1163996

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошков способом газового распыления расплавов..

Цель изобретения — повышение производительности устройства, эффективности диспергирования расплава, экономичности устройства эа счет снижения удельного расхода газообразного энергоносителя. t0

На фиг.1 схематически представлено предлагаемое устройство; на фиг.2разрез А-A. Hà фиг.1.

Устройство содержит,металлоприемник 1, трубчатые камеры с криволинейными газовыми соплами 2.

Устройство работает следующим образом, Жидкий металл 3, предназначенный для распыления, заливается в металлоприемник 1. Вытекая через калиброванное отверстие в металлоприемнике в виде круглой струи 4;определенного диаметра, диспергируемый расплав попадает в зону воздействия газовых потоков, сформированных криволинейными газовыми соплами, выполненными в трубчатых камерах. Под действием кинетической энергии газовых потоков происходит разрушение струи расплава с образованием металлогазового факела 5, где происходит окончательное формирование частиц порошка.

П р и и е р ы. Предлагаемое устройство для получения дисперсных порошков из расплавов,было опробова†З5 но в полупромышленных условиях в экспериментальном корпусе Института

Иеталлургии УНЦ AH СССР. Распылению подвергались различные сплавы: низкоуглеродистая сталь, доменный фер- 4О рофосфор, передельный и синтетический чугун, а также латунь и бронза.

Для сравнения характеристик прототипа и предлагаемого устройства в качестве модельного металла исполь- 45 зовался передельный чугун с содержанием углерода 4,3Х, в качестве .. газа-энергоносителя использовался воздух. Использовались два типа форсуночных устройств: в соответствии с прототипом, в соответствии с предлагаемым устройством с криволинейными соплами с косым срезом.

Параметры распыления в ходе сравнительных испытаний поддерживались идентичными и составляли . диаметр струи металла 9 мм, приведенный рас-I ход газа 1,3 нм /кг расплава, угол

3 соударения газовых потоков со струей расплава 30, расстояние между соплами 70 мм.

В ходе предварительных испытаний установлено, что для устройства-прототипа максимальный выход дисперсных фракций порошка размером менее

50 мкм равен 11,4Х и достигается при ширине газовых сопел, равной

3,5 мм,. При меньшей ширине сопел выход дисперсных фракций снижается, при большей ширине — непроизводительно возрастает расход газа-энерго— носителя без увеличения эффективности диспергирования. Площадь выходного сечения каждого сопла при этом составляет около 2,5 см .

На первом этапе сравнительных испытаний для предлагаемого устройства были изготовлены несколько сопел с различными отношениями ширины сопла в центральной части к ширине сопла на концах. Все сопла, как и сопла в устройстве-прототипе, имели обычную конфигурацию, т.е. перпендикулярный распространению газового потока срез. В ходе испытаний установлено, что наибольший выход дисперсных фракций достигается в том случае, когда ширина сопла в центральном сечении в четыре раза превышает ширину сопел на концах. При этом определены оптимальные размеры сопла: ширина центрального сечения

6,0 мм, ширина сопла на краю 1,5 мм, длина сопла 70 мм. Результаты испытаний представлены в табл. 1.

В дальнейшем были изготовлены несколько сопел, по всем размерным и технологическим параметрам аналогичных ранее испытанным, но имеющих косой срез выходного сечения относительно направления распространения потока. Расчеты сопел с косым срезом производились таким образом, чтобы начальная характеристика среза проходила через нижнюю кромку сопла, направляющие козырьки не устанавливались. Расчет параметров газового потока осуществлялся по известным формулам.

В ходе испытаний было установлено, что применение сопел с косым срезом позволяет более чем на 40Х дополнительно повысить выход дисперсных фракций порошка в сравнении с соплом с перпендикулярным срезом. Полученные результаты представлены в табл. 2.

3 1

Было установлено, что в предлагаемом устройстве имеющем сопла с косым срезом,.диаметр струи распыляемого металла может быть увеличен до 12 мм лри сохранении достигнутого уровня эффективности диспергирования. Тем самым достигается значительное увеличение производительности устройства и снижение удельного расхода газообразного энергоносителя..

Из анализа полученных результатов видно, что предлагаемое устройст1б3996 4 во по сравнению с прототипом обеспечивает более чем в 7 раз увеличение выхода дисперсных фракций порошка (менее 50 мкм ) при одновременном

5 увеличении производительности устройства Hà 37Х и снижении относительно расхода газообразного энерго-. носителя более чем на 55Х.

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения составляет более 810 тыс. руб/год.

l I 63996

I 1 ф Q л а 5

Ф Ф с» ,с! О ж 1- Ы

Х с» Ж каффox

9ÅЖж с 1 л о ф О

1E 5 E а

OE VE. аж ои !.1 1:(Ж

v ф

Щ !»

E" И

v ь а

C) с»ъ О

I ь ь

I ь

C)

C) О

I ь

»О

+ ь ь сч

E e

Ж и о5а0

I о ф р

Э ф и ц

М о о с» и

° Ф

c»I

° °

° ° с»3

Х и и а

5 о

М

М 1

Ф

Ц

1 о

Р1

v

>Ж о

О

v >

Ф

I t 1 1

» о

1-» 1 I I 1

Э и л I I 1 1

00 о

Е.» I I 1

Ch сЧ О сЧ л л л л л с ) " ф сЧ г О с Ъ Г1 с \ л л л . л л л

CV N Ch Ch Ch CO

QO 0 .» О л л л л л л л сЧ Ь л е л — с! л л л л л л

О » Р") О CO сЧ сЧ сЧ сЧ Ь сЧ В со О

1 л л л л ь

1 Сс) CV о

Е !

» с»

1Е»

Ю

Ц

1»

М

Clj

1» о и

1 Ж

Б

1 Ж

1 М

1 о

I E и о

1163996

1аблица 2

Результаты испытаний предлагаемого устройства с обычными соплами и соплами с косым срезом

Диаметр струи металла, мм тношение ширины центрального сечения

Устройство к ширине краевого сечения сопла

Прототип

Обычные сопла

1,3

48,5

То же

То же

То же

23,1

2:1

51,9

3:1

I I »

64,2

4:1

58,6

5:1

51,2

6:1

Сопла с косым срезом

34,2

2:1

74,1

3:1

89,4

4:1

« I I

85,3

5:1

78,9

6:1

Сопло с оптимальным соотношением 4:1

89,6

1,05

89,7 ширины

0,87

4:1 центрального сечения

86,4

0,73

4:1

89,9

12 к ширине крае-. вого сечения

4:1

101,4

0,62

86,5

l3 сопла

117,6

83,4

0,53

4:1

Выход дисперсных фракций порошка

1 менее

50 мкм мас.Ж ) Производительность устройства (кг/с) 10

Удельный расход газаэнергоносите„„З/„г

1163996

Составитель А.Храмцов

Редактор Н.Горват Техреж Т.Дубинчак . Корректор С.Черни

Заказ 4I3I/IÎ Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035> Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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