Установка для получения металлических гранул из расплавов

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для диспергирования металлов , и может быть использовано для получения порошков и гранул из алюминия и модификаторов. Цель изобретения - упрощение конструкции уста-т- - НОНКИ и обеспечение однородности го тового продукта по размерам частиц. Сущность изобретения состоит в том, , что в нижней части корпуса установки установлен рассекатель расплава,выполненный в виде полусферы, обращенный вогнутой частью вверх, причем соблюдается определенное соотношение между диаметром и глубиной полусферы, а также расстояние между срезом канала и полусферой. Струя расплава попадает на отражатель, растекается по поверхности в виде пленки и, срываясь с края полусферы распадается на отдельные капли. 1 ил., 1 табл. Q S КЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОЦИАЛИСтичесних

РЕСПУБЛИН (511 4 В 22 F 9/08

ВСЕСйН13БЛЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4116090/31-02 (22) 09 . 06. 86 (46) 07.07.88. Бюл. Ф 25 (71) Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова (72) В.Д.Баранов, А.С.Носков, В, Г. Лисиенко, А. В. Некрасов, И.А.Копырин и А.А,Парфенов (53) 621 . 762. 2 (088.8) (56) Патент США Ф 4374074, кл. В 01 J 2/14, опублик. 1983 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 733856, кл. В 22 F 9/08, 1980. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГРАНУЛ ИЗ РАСПЛАВОВ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для диспергирования метал„„SU„„) 407682 А 1 лов, и может быть использовано для получения порошков и гранул из алюминия и модификаторов. Цель изобретения — упрощение конструкции уста-" новки и обеспечение однородности готового продукта по размерам частиц.

Сущность изобретения состоит в том, что в нижней части корпуса установки установлен рассекатель расплава,выполненный в виде полусферы, обращенный вогнутой частью вверх, причем соблюдается определенное соотношение между диаметром и глубиной полусферы, а также расстояние между срезом канала и полусферой. Струя расплава попадает на отражатель, растекается Ж по поверхности в виде пленки и, срываясь с края полусферы распадается на отдельные капли. 1 ил., 1 табл.

1407682

Изобретение относится к порошкоой металлургии, в частности к устойствам для диспергирования металлов, может быть использовано для получе5

Йия порошков и гранул из алюминия и ( модификаторов .

Цель изобретения — обеспечение моодисперсного состава гранул диаметом 0,5-10 мм и упрощение конструкии.

На чертеже представлена схема усановки.

Установка содержит канал 1 для одачи расплава, снабженный легкоавкой пластиной 2, под отверстием анала установлен рассекатель 3 в вие полусферы. Рассекатель размещаетя в центре корпуса 4 на регулируемой о высоте опоре 5. Корпус имеет в воей нижней части бункер 6 для сбоа частиц и их доохлаждения, а также атвор 7 для удаления гранул из устаовки. Вогнутая часть полусферы обраена к срезу канала, причем размеры 25 анала, полусферы и расстояние между ими имеют определенные предлагаемые оотношения.

Установка работает следующим обазом.

Расплав заливается через канал 1, асплавляет пластину 2 и струей диетром Ф „ выливается с высоты Н на ассекатель, на котором под действим кинетической энергии струи и сил оверхностного натяжения из расплава ормируется пленка, которая срывается края рассекателя 3 и разрушается од действием неустойчивых колебаний а отдельные капли, которые подают в 40 объеме камеры 4 (объем камеры может . аполняться инертным газом, предупреающим окисление металла) в бункер (, где гранулы доохлаждаются в охлаждающей жидкости или в кипящем слое, 45 затем выгружаются через затвор 7, 7 ричем положение рассекателя 3 по вы<соте регулируется изменением длины

< поры 5, что позволяет перестраивать становку на другие размеры гранул.

Рассекатель, установленный в корпусе установки, выполнен в виде полу< феры, обращенной вверх (навстречу каналу) вогнутой частью, причем соблюдается определенное соотношение между диаметром и глубинон полусферы, 55 в также расстоянием между срезом <акала и полусферой, а именно: йри диаметре полусферы D ее глу" нна 1= (О, 1-0, 7) D; струя истекает иэ отверстия диаметром d = (О, 7. —.

1, 6) n, падая на полусферу с высо0 72 ты Н=(0,01-0,04) D — 0,64, Такое соотношение размеров обеспечивает равномерное растекание жидкости по полусфере, причем формирующаяся на ее поверхности пленка срывается с края полусферы, и зависает в воздухе.

В дальнейшем пленка распадается на отдельные капли аналогично пленке, формирующейся на вращающемся диске.

Размер гранул определяется свойствами жидкости, скоростью течения и толщиной пленки 7о,Pg 0,4 (О, 46

d = 81 о5 ,о,5 где 1 — скорость течения, см/с;

Р ПЛОТНОСТЬ Ъ г/М 9

3, и о в ерхи о с тн о е на тя же ни е, дин/cM 1 — динамический коэффициент вязкости, сПз.

Для маловязких расплавов (типа

Al и CMr7K0,3) при скорости V=5 м/с можно записать

1 = (1 5-2 0) gо откуда толщина пленки, мм:

Ф.,. <7

8 = (- — — — -)

1,5-2,0

Величина числового коэффициента получена с учетом того, что распад пленки на отдельные волокна происходит при скорости 3-8 м/с. Толщина пленки определяется расходом Q и скоростью, при которой происходит распад пленки (3-8 м/с) ч д =3 51 — -- — = В ЧQ

2i,V р

В = (4-6) 10

С другой стороны расход составляет з и /с:

cl

Q = --- 28h

4 где P = О, 67 — коэффициент расхода; — диаметр отверстия, из которого происходит истечение;

h — уровень расплава в промежуточном ковше (из конструктивных соображений h=(0,51,0 м).

Тогда

?=С1,, c=35.

1407682

6,Ет;

"км! Г

Если расстояние между отверстием и преградой Н, то из уравнения неразрывности можно записать

1

«1 гР Р"Й

Д » где «1 — диаметр струи при встрече с преградой;

= 0,8 — коэффициент скорости.

Скорость встречи расплава с поверхностью полусферы должна быть 38 м/с. Из уравнения неразрывности

» « ст (7Ъ+Н) 2g = о ° R ° v 2», где R — радиус распада пленки, м, с учетом соотношений для

d и d„ получают

О 2

R=032

Э Я

Диаметр полусферы D=3d из услоcтp вия устойчивоети течения, глубина

1=(0,1-0,7)D. Таким образом, в результате расчета все величины могут быть выражены через диаметр гранул или, как это сделано, через диаметр полусферы. В частности, для получения гранул алюминия диаметром 0,1 мм на основе указанных формул имеют 8

=0,34 мм; 0 19 5 10З м /с; d =7,5мм

D=15 мм; Н=1,8 м; dстр = 5 мм.

Способ обеспечивается разливом металла струей определенного диаметра с определенной высоты. 3а счет кинетической энергии на полузамкнутом тупике формируют пленку, которая зависает своими концами в газовой среде и затем распадается на отдельные частицы. Осуществление этого способа мо-с жет быть достигнуто при помощи устройства, рабочие части которого в момент формирования частиц неподвижны.

На сплаве Вуда, который также является маловязкой жидкостью, проводят эксперименты по инерционному литью

Ь о гранул. Температура расплава 180 С, а его охлаждение после разбрызгивания проводится в воде. Диаметр полусферы составляет D=15 мм, ее глубина

1=4 мм. Расплав разливается через отверстие диаметром d =8 мм с высоо ты H=l 6 мм и с высоты H=l 9 м, Полу— ченные гранулы рассеваются на ситах.

Результаты экспериментов представлены в таблице, Средний диаметр гранул определяется по формуле а диаметр в остатке на сите 6m; где m„,N„. масса остатка на сите,кг, и количество частиц в

10 остатке, шт.соответственно;

Я вЂ” плотность металла,кг/м..

Основные преимущества предлагаемой установки: на формирование гранул (разрушение пленки) не расходуется дополнительная энергия, кроме энергии падающей струи самого расплава, в корпусе установки отсутствуют движущиеся части ° Кроме того, так как пленка по всему своему краю находится в равных условиях: одинаковая толщина, скорость срыва, отсутствие необходимости обдува пленки для ее разрушения (создание пол25 ностью равномерного обдува по кругу— задача технически сложновыполнимая)— обеспечивается монодисперсный состав гранул.

Установка позволяет изменять грансостав изменением расстояния от канала до рассекателя и изменением расхода через канал (например, увеличением напора над каналом) ° Регулировка осуществляется в широком диапазоне без замены узлов.

Из-за малой кинетической энергии образующихся капель возможна грануляция металлов в ограниченной по размерам установке, которая может

40 быть заполнена инертным газом для предотвращения окисления металлов и сплавов.

Формула и з о б р е т е н и я

Установка для получения металли45 ческих гранул из расплавов, содержащая емкость с каналом для подачи расплава, рассекатель, камеру и бункер для сборки гранул, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения монодисперсного состава гранул диаметром 0,5-10 мм и упрощения конструкции, рассекатель выполнен в виде полузамкнутой сферы, обращенной полостью навстречу струе, причем глубина полости 1=(0,1-0,7)D диаметра полусферы, диаметр канала истечения d =(0,7-1,6)П, а расстояние о,72 между срезом канала и рассекателем

Н= (0,01-0,04)D -0,64.

1407682

Показатели для гранул при

Пример

Н = 1,6 мм ("11 = 1,9мм ас.% мас Х к, мм

1 7,В

2 34,25

1,56

3,7

l,55

l.48

1,31

1,16

0,803

0,6

4,36

1,28

ВНИИПИ Заказ 3249/14 Тираж 740 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 4297 1,19

4 14 22 0 93

5 0 76 0 67

Среднее значение 0,94

20, 18

38, 99

32,80

finesse расллаУа

/ 7бМ Яб/