Способ получения металлических порошков и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к порошковой металлургии ,в частности, к получению порошков распылением расплавов. Цель изобретения - повышение качества порошка. Расплав, вытекая струей, при попадании на наконечник замыкает электрическую цепь и через нее протекает импульс тока. Струя начинает интенсивно нагреваться. Одновременно на струю начинает действовать электродинамическая сила в направлении, перпендикулярном движению струи, возникающая в результате взаимодействия полей движущихся встречных токов в струе и в расположенной на расстоянии шине. Струя под действием тока распадается на мелкие капли и под действием электродинамической силы приобретает направленное движение, причем самые мелкие гранулы остаются в зоне распыления. Для выноса их и сбора в камере гранулы подвергаются постоянному обдуву. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

15 4 В 22 F 9/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4178066/23-02 (22) 09. 01. 87 (46) 23.06.89. Бю,л. № 23 (71) Центральный научно-исследовательский институт оловянной промышленности (72) Ю. Н. Коновальченко и Е. И. Протасов (53) 621.762.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1293912, кл. В 22 F 9/14, 14.10.85.

Авторское свидетельство СССР № 827271, кл. В 22 F 9/08, 1981. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошков распылением расплавов. Цель изобретеИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошков распылением расплавов.

Цель изобретения — повышение качест ва порошка.

Способ осуществляется следующим образом.

Струя расплава, вытекая из отверстия в штуцере, распыляется электрическим током со средней плотностью более 5 10" А/см в моменты замыкания его электрической цепи.

На струю в это же время воздействуют отталкивающим электромагнитным полем, возникающим между двумя близко расположенными проводниками: струей и шиной, по которым протекают токи в противоположных направлениях. В результате действия электромагнитного поля возникает электродинамическая сила, отталкивающая струю от ши„„Я0„„1488133 А1 ния — повышение качества порошка. Расплав, вытекая струей, при попадании на наконечник замыкает электрическую цепь и через нее протекает импульс тока. Струя начинает интенсивно нагреваться. Одновременно на струю начинает действовать электродинамическая сила в направлении, перпендикулярном движению струи, возникающая в результате взаимодействия полей движущихся встречных токов в струе и в расположенной на расстояние шине. Струя под действием тока распадается на мелкие капли и под действием электродинамической силы приобретает направленное движение, причем самые мелкие гранулы остаются в зоне распыления. Для выноса их и сбора в камере гранулы подвергаются постоянному обдуву. 2 с. п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. ны, порядке 10 Н. Струя дробится на гранулы диаметром 6 — 600 мкм и одновременно отбрасывается от шины электродинамической силой. При этом гранула металла приобретает начальную скорость, равную результирующей от скоростей, вызванных силами дробления и электродинамической. Преобладание электроди нам ической силы над силами дробления вызывает направленное движение гранул металла. Величина пути полета гранул пропорциональна квадратам их масс и начальным скоростям, поэтому гранулы одного размера скапливаются в определенной области, расположенной на расстоянии, равном этому пути. Наиболее мелкие гранулы, например размером до 60 мкм, обладающие массой, не достаточной для направленного их движения, находятся в зоне распыления струи в состоянии витания. Для

1488133 гревается. Одновременно на струю начинает действовать электродинамическая сила в направлении Х (фиг. 2), возникающая в результате взаимодействия полей движущихся встречно токов в струе и в расположенной на расстоянии толщины изолятора 15 шине 18.

Струя под действием тока распадается на мелкие гранулы, а под действием электродинамической силы приобретает движение в сторону бункеров А и Б. Причем наиболее крупные гранулы летят в дальний бункер Б, мелкие — в ближний бункер А, а самые мелкие 8 (например, размером до 60 мкм) остаются в зоне распыления. Для выноса их и сбора в камере 9 установки зона распыления подвергается постоянному обдуву газо45

55 их удаления из этой зоны и сбора в камере на их воздействуют потоком газовой среды со скоростью, достаточной для их переноса на дно камеры.

Такой скоростью является скорость витания отделяемых гранул в среде, определяемая по номограммам в зависимости от размеров, температуры и плотности отделяемых гранул.

На фиг. 1 представлена установка, с помощью которой реализуется способ получения металлических порошков; на фиг. 2— электроды этой установки; на фиг. 3 — сечение А — А на фиг. 2.

Установка (фиг. 1) состоит из печи 1 с крышкой 2, под которой установлена кювета 3, соединенная с источником 4 питания, включающим конденсаторную батарею. Разливочное отверстие 5 кюветы 3 расположено над нижним электродом 6, также соединенным с источником 4 питания с помощью шины 7. Газодувка 8 расположена на камере 9 распыления и сбора порошка 10, имеющей радиальные бункеры А и Б. Стенки 11 камеры 9 водоохлаждаемые. В нижней части камеры 9 и бункеров А и Б имеются затворы 12 и приемные емкости 13 для порошка 10.

На фиг. 2 и 3 изображен верхний электрод 14, выполненный в виде штуцера, соединенного с кюветой 3 и через изоляторы 15— с шиной 7, на которой закреплен жаропроч30 ный наконечник 16 с помощью болта 17.

Нижняя часть шины 18 имеет полость 19, соединенную с патрубками 20 и накидными гайками 21, для подвода охлаждения. Шина

7 крепится скобой 22 и шпилькой 23 к элементам камеры и штуцеру 14. 35

Получение металлических порошков с применением предлагаемого устройства реализуется следующим образом.

Расплав металла, находящийся в печи 1, вытекает в кювету 3, а затем через отверстие 40

5 в штуцере 14 попадает на жаропрочный наконечник 16. В.момент замыкания струей металла штуцера 14 с наконечником 16 через нее протекает импульс тока от источника 4 питания. Струя начинает интенсивно навой средой со скоростью витания отделяемых частиц в этой среде от газодувки 8. Увеличение или уменьшение скорости движения газовой среды влияет на гранулометрический состав отделяемого порошка в камеру 9.

Количество бункера для сбора более крупных частиц порошка может быть и большим, чем показано на фиг. 1. Оно определяется необходимостью разделения, расстояниями между стенками и удаленностью бункеров для сбора порошка от места распыления струи расплава.

Пример получения гранул порошка олова размерами до 60 мкм, 60 — 120 мкм и

120 — 600 мкм.

Установка для распыления имеет форму циклона радиусом 0,8 м и высотой 4 м. Радиус струи олова 0,75 10 з м, длина струи

0,010 м, расстояние между струей и шиной

0,01 м, емкость конденсаторной батареи источника питания 22000 мкФ, КПД установки

250/р, среда — азот при нормальном давлении, напряжения питания от источника 220, 380 и 500 В, ток постоянный. Диаметр получаемых гранул порошка олова 6 — 600 мкм.

В процессе работы установки происходит разделение порошка по гранулометрическому составу. Скорость движения среды (28 см)с) обеспечивает отделение гранул диаметром до 60 мкм. В результате отброса крупных гранул электродинамической силой порошок разделяется на три фракции с разметрами до 60 мкм, 60 — 120 мкм и 120—

600 мкм.

Результаты разделения фиксируем в таблице, где показана удаленность стенок бункеров А и Б установки в зависимости от величины запасенной энергии в конденсаторной батарее источника питания.

Способ и устройство для получения металлического порошка позволяют улучшить качество порошка за счет уменьшения его среднего гранулометрического состава от воздействия на струю расплава дополнительной направленной силой; улучшить качество порошка за счет разделения его на фракции по гранулометрическому составу; условно высвободить рабочих, занятых на обслуживании и ремонте вибросит, необходимость применения которых исключается в предлагаемых способе и устройстве; увеличить надежность устройства за счет повышения стойкости электродов, которые значительно меньше будут нагреваться в связи с увеличением скорости выброса распыленного металла из зоны распыления; улучшить условия труда рабочих, занятых на переделе, в связи с сокращением потерь порошка с пылью во время его просева.

Формула изобретения

1. Способ получения металлических порошков распылением струи расплава в га1488133

Удаленность стенок бункеров для сбора порошка, мм

Напряжение источника питания, В

Основной

Гранулы до 60 мкм Гранулы до 60-120 мкм Гранулы 120600 мкм

500

Разделения нет

2,7-32,8

6,1-51,5

32,8-800

51,5-12800

До 2,7

До 6,1

Фиг.1 зовой среде электрическим током с одновременным воздействием на струю расплава отталкивающим электромагнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повышения качества порошка, в процессе распыления струю расплава обдувают потоком газовой среды со скоростью витания в этой среде отделяемых частиц порошка.

2. Устройство для получения металлических порошков, содержащее печь для расплава, разливочный штуцер, камеру распыления и сбора порошка, верхний и нижний электроды источника тока и конденсаторную батарею, установленные в камере распыления, отличающееся тем, что, с целью повышения качества порошка, оно снабжено токоподводящей шиной, расположенной вертикально и соединенной с нижним электродом и источником питания, изолятором, соединяющим разливочный штуцер с токоподводящей шиной, газодувкой с напорным газоподводящим трубопроводом, размещенным в камере на уровне электродов.

1488133

1б

Составитель Г. Коломейцев

Редактор В. Бугренкова Техред И. Верес Корректор М. Васильева

Заказ 3494/16 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 101