Устройство для быстрого охлаждения металлических частиц

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению быстроохпажденных частиц металлических сплавов. Целью изобретения является повышение прочностных свойств сплавов вследствие увеличения скорости охлаждения при кристаллизации металлических частиц. На отвакуумированный и заполненный теплоносителем центробежный диск поступает расплав . Под охлаждающим элементом внутри диска расположен пористый слой, который впитывает теплоноситель, который растекается по всей поверхности охлаждающего элемента. При нагреве охлаждающего элемента и испарении теплоносителя пористый слой обеспечивает его замкнутую циркуляцию. 3 з.п.ф-лы, 1 ил. с 9 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (sO 4 В 22 F 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4084983/31-02 (22) 29. 04. 86 (46) 30. 06. 88, Бюл. N- 24 (71) Московский институт стали и сплавов (72) Н.Е.Вербов, A.Ю.Шустров, Б.В.Рыжков и Л.M.Романов (53) 621. 762. 32 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1046008, кл. В 22 D 11/10, 1982.

Манохин А.И. и др, Аморфные сплавы. М.: Металлургия, 1984, с. 51. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЫСТРОГО ОХЛАДИ ДЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению

„„SU„„1405976 А1 быстроохлажденных частиц металлических сплавов. Целью изобретения является повышение прочностных свойств сплавов вследствие увеличения скорости охлаждения при кристаллизации металлических частиц. На отвакуумированный и заполненный теплоносителем центробежный диск поступает расплав. Под охлаждающим элементом внутри диска расположен пористый слой, который впитывает теплоноситель, который растекается по всей поверхности охлаждающего элемента. При нагреве охлаждающего элемента и испарении теплоносителя пористый слой обеспечивает его замкнутую циркуляцию.

3 з»п» ф лы 1 ила

1405976

Изобретение относится к металлурии, а именно к получению быстроох ажденных частиц металлических сплавов.

Целью изобретения является повьг ение прочностных свойств сплавов следствие Увеличения скорости охлажения при кристаллизации металличесх частиц l0

На чертеже представлено устройство быстрого охлаждения металличесих частиц, общий вид.

Устройство содержит охлаждающий элемент 1, корпус 2, крышку 3, втул- 15 ку 4, которые соединены герметично.

Устройство устанавливается на валу привода 5. Симметрично в корпусе 2 расположены уравновешенные вакуумныи вентиль 6 и клапан давления 7. На внутренней поверхности охлаждающего элемента расположен слой пористого материала 8. С внешней стороны крьппки 3 расположены радиаторы охлаждения 9. 25

Устройство для быстрого охлаждения металлических частиц работает следующим образом.

Через вентиль 6 производится ваку-3р умирование полости устройства и напуск требуемого количества теплоносителя 10. Через вал 5 устройство приводится во вращение с нужной для работы скоростью. При вращении уст1 ройства под действием центробежной силы теплоноситель 10 перемещается ( по наклонной стенке корпуса 2 и достигает внутренней поверхности охлаждающего элемента 1 и пропитывает слой 4р пористого материала 8. Под действием капиллярных сил теплоноситель 10 растекается по всей поверхности охлаждающего элемента 1. При попадании расплавленного металла на охлаждающии45 элемент 1 происходит значительный-перегрев последнего и температура его внутренней поверхности становится больше, чем температура кипения теплоносителя 10. Теппоноситель 10 испаряется и отбирает тепло от рабочей поверхности охлаждающего элемента 1.

Под действием центробежной силы на место испарившегося поступает новая партия теплоносителя. Пары теплоно55 сителя конденсируются при соприкосновении с крышкой 3, температура которой ниже температуры конденсации теплоносителя. При этом тепло, выделившееся при конденсации паров теплоносителя, отбирается крышкой 3, а образовавшийся едкий теплоноситель под действием центробежной силы вновь поступает к охлаждающему элементу 1, Устройство предназначено для работы установок получения быстроохлажденных ° частиц, в которых применяется вогнутый охлаждающий элемент с углом конусности от 0 (плоский диск) до

180 (внутренняя поверхность цилиндра). В этом случае для обеспечения подъема теплоносителя и в соответствии с формой охлаждающего элемента угол конусности внутренней стенки о корпуса принимается 10 — 172, так как тогда зона скопления теплоносителя вблизи охлаждающего элемента имеет минимальный объем и обеспечивается свободный отвод паров теплоносителя из зоны испарения.

Температура на рабочей поверхности охлаждающего элемента поддерживается на требуемом уровне и определяется температурой кипения теплоносителя, которая в свою очередь зависит от состава последнего и от давления в полости устройства. Давление регулируется количеством теплоносителя и интенсивностью теплоотвода от крышки.

Выбор теплоносителя по температуре его кипения и мощности теплопередачи зависит от необходимой температуры рабочей поверхности охлаждающего элемента, его толщины и теплопроводности»

Вторичное охлаждение через крышку может быть осуществлено путем передачи на нее холодной воды, газа или другого расходуемого охлаждающего вещества, которое омывает радиаторы, повьппающие интенсивность теплоотвода.

В качестве теплоносителей для различных режимов работы устройства могут быть применены: вода для интервала температур 80 — 120 С; ацетон

40 — 70 С; дихлорфторметан 0 — 20 С; трихлорфторметан 10 — 40 С, дихлордифторме тан(-40 )- -20) С.

Скорости охлаждения для образов толщиной 20 — 40 мкм в зависимости от угла наклона охлаждающей поверхности р для предлагаемого устройства и прототипа приведены в таблице.

1405976

Угол

Устройство кон усностц,,ьо

Предложенное

Прототип

0 24 10 К/с

1-2 10 К/с

90 3-5 10 К/с 2-3 10 К/с 10

180 6-8 10 К/с 3-4 10 К/с

Приведены значения угла при верши- „ не охлаждающего элемента и соответствующие значения углов наклона стенки корпуса и средние значения повышения механических свойств образцов, получаемых их быстроохлажденных час50

ТИЦ в

6, Е

15-18

19-21

90

?2-25

170

180

Устройство может быть применено при различных способах получения быстроохлажденных частиц. Максимальная скорость охлаждения достигается в случае конусности охлаждающего эле-20 мента 0 (внутренняя поверхность цилиндра). Однако при этом возникают сложности с подачей расплава на охлаждающую поверхность и отводом твердого металла с нее, что приводит к снижению производительности устройства. Высокая производительность обеспечивается в случае углов конусности, обеспечивающих сброс металла с охлаждающей поверхности, но при этом снижается скорость охлаждения металла.

При получении быстроохлажденных частиц иэ различных сплавов выбирается оптимальный вариант сочетания производительности и скорости охлаждения и, следовательно, угол наклона охлаждающей поверхности. В устройстве важно соотношение углов конусности охлаждающей поверхности (p) и корпуса

Ы- 10 (I): р = — — — —, обеспечивающее 40

0,9 беспрепятственный подвод теплоносителя к охлаждающей поверхности.

При работе устройства расплав подается в виде тонкой струи диаметром

1-2 мм из раздаточной емкости, в которой создано избыточное давление инертного газа 0,3-0 5 атм. под углом 90 к охлаждающей поверхности.

Линейная скорость охлаждающей поверхности в точке касания ее струей расплава составляет 20-40 м/с, что достигается при частоте вращения охлаждающего элемента 3000-5000 об/мин.

Высота охлаждающего элемента 200 мм; диаметр 300 мм.

Устройство по сравнению с прототипом позволяет повысить прочностные свойства сплавов на 15-25Х. Это достигается поддержанием температуры охлаждающего элемента на уровне 2025 С за счет испарения промежуточноо

ro теплоносителя с низкой температурой кипения. При этом скорость охлаж" дения частиц толщиной 20 мкм возрастает с 10 до 5 10 К/с.

Простота устройства позволяет значительно снизить затраты на его изготовление и эксплуатацию.

Формула изобретения

1 Устройство для быстрого охлаждения металлических частиц, содержащее корпус, конусный охлаждающий элемент и крышку, соединенные герметично и установленные на валу вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения прочностных свойств сплавов вследствие увеличения скорости охлаждения при кристаллизации металлических частиц, внутренняя поверхность корпуса выполнена конусной с углом конусности d равным 10—

172, конусность охлаждающего элемента определяют по формуле е(-10

0.9

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что крьппка выполнена из материала более теплопроводноro чем корпус и внутренняя втулка.

3. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что крьппка с внешней стороны имеет радиаторы охлаждения.

4. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что внутренняя поверхность охлаждающего элемента выполнена из пористого материала.

1405976

Составитель Г.Коломейцев

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Васильева

Редактор Н.Горват

Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3141/14

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, у . р л. П оектная 4