Способ получения порошка сплава на основе железа и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлического порошка путем распыливания металлического расплава из стояка. Цель изобретения - снижение расхода энергии и получение тонкого металлического порошка. Плавильный тигель 3 наполняют металлическим расплавом и помещают внутрь индукционной катушки 6. Емкость 2 герметизируют и заполняют аргоном. Тигель с расплавом поднимают до такого уровня, при котором стояк 7 углубляется в металлический расплав своими нижним концом. Давление газа внутри емкости 2, действующее на свободную поверхность расплава, заставляет его подниматься вверх по стояку 7. В это время газ, например аргон, подводят в поднятый расплав по трубе 13, через кольцевой зазор и отверстие 15 в верхнем конце стояка 7. При этом образуется металлическая пена, поступающая в камеру распыливания 8, в которую также вдувается газ под давлением, обеспечивая распыление металической пены на металлические капли. Газ продувает металлические капли через суживающийся канал 9 в сборную емкость 10, образуя при этом мелкодисперсные затвердевшие металлические частицы. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51}5 В 22 F 9 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3845847/27-02 . (22) 24.01,85 (31) P 3402500.6 (32) 25.01.84 (33) DE (46) 07.05 ° 90. Бюл. - 17 (71) Нюбю Удцехольм Паудер АБ (SM) (72) Джозеф М. Вентцелл (US) (53) 621 ° 762.2(088.8) (56) Патент ФРГ Р 1285098, кл. В 22 D 23/08, опублик, 1975.

Патент Великобритании 9 1383763, кл. С 7 Х, опублик. 1975, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА СПЛАВА

НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И YCTPOfICTBO ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение. относится к порошковой металлургии, в частности к полу„.SU,„, 1563584 А 3

2 чению металлического порошка путем распыливания металлического расплава из стояка, Цель изобретение — снижение расхода энергии и получение тонкого металлического порошка, Плавильный тигель 3 наполняют металлическим расплавом и помещают внутрь индукционной катушки 6. Емкость 2 герметизируют и заполняют аргоном. Тигель с расплавом поднимают до такого уровня, при котором стояк 7 углубляется в металлический расплав своим нижним концом. Давление газа внутри емкости

2, действующее на свободную поверхность расплава, заставляет его подниматься по стояку 7. В это время газ, например аргон, подводят в поднятый расплав по трубе 13, через

1563584 кольцевой зазор и отверстие 15 в верхнем конце стояка ?. При этом образуется металлическая пена, поступающая в камеру распыливания 8, в которую также вдувается гаэ под давлением, обеспечивая распыление металлической

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлического порошка путем распыливания металлического расплава из стояка.

Цель изобретения — снижение расхода энергии и получение тонкого металлического порошка.

Расплавленный металл смешивают с газом, желательно инертным, при этом образуется металлическая пена, кото: рая "раздувается" или делится на мелкие металлические капли, которые !, частично являются полыми, это проис — 25

1 ходит за счет давления инертного газа в камере распыливания. Давление инертного газа, преимущественно аргона, одновременно служит для выдавливания металлических капель из камеры распыливания через выпускной элемент, в котором канал суживается в направлении течения в замкнутую камеру расширения, а именно в сборную емкость. Таким образом, осуществляет— ся так называемое вторичное разделе-. ние или диспергирование металлических капель, что обеспечивает получение более мелких полностью затвердевших частиц. В процессе вторичного раз40 деления металлические капли, имеющие полости, лопаются. Кроме это ro металлические капли в суживающемся выходном элементе будут подвергаться большому ускорению, В,расширительной камере или сборной емкости, в которой давление намнбго ниже давления в установленной выше по потоку камере распыливания, будет откладываться полностью затвердевший металлический порошок. Из этого металлического порошка можно изготавливать детали мак— симальной прочности.

В данном случае предполагается, что не образуются металлические части55 цы, имеющие полости. Термин "металл" который используется, также.подразумевает металлические сплавы, в частпены на металлические капли. Газ про1 дувает металлические капли через суживающийся канал 9 в сборную емкость

10, образуя при этом мелкодисперсные затвердевшие металлические частицы.

2 с, и 5 з.п. ф — лы, 1 ил. ности нержавеющую сталь и высококачественные сплавы.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит опору 1, на которой установлена замкнутая емкость

2 с размещенными в ней плавильным тиглем 3 с подъемным устройством (средством) вертикального перемещения тигля с помощью гидравлики и пневматики и платформой 4, на которой крепится плавильный тигель ° Емкость 2 установлена на опоре 5. Вокруг тигля 3 размещена индукционная катушка 6, В емкости 2 над тиглем установлен стояк

7, нижний конец которого закрыт крышкой, которая разрушается, когда стояк опускается в металлический расплав.

Верхний конец стояка 7 выходит из емкости 2 и распылительную камеру 8, 1 выполненную с суживающимся каналом 9, соединяющим распылительную камеру 8 со сборной емкостью 10.

В представленном варианте суживающийся канал 9 направлен наклонно вверх под углом приблизительно 45 по отношению к горизонтальному уровню.

Продольная ось канала 9 совпадает .с продольной осью камеры 8 распыления.

Суживающийся канал 9 может быть сконструирован в виде расширяющегося выпускного элемента. В верхней части емкости 2 установлена труба 11 для подачи газа под давлением в емкость с открытым концом 12.

Газ, в частности, инертный, а именно аргон, можно вводить в емкость по трубе 11 подачи сжатого газа, создавая давление внутри емкости, благодаря которому расплавленный металл выдавливается в стояк 7, когда последний погружен в расплавленный металл. Давление газа внутри емкости

2 действует на свободную поверхность расплавленного металла. Труба 13 для подачи сжатого газа входит в кольцевую полость, образованную гильзой

14 и стояком 7. Инертный газ, преиму156 щественно аргон, можно подмешивать в расплавленный металл, который поднимается по стояку при соответствующем высоком давлении газа внутри емкости 2, в кольцевой полости, откуда он попадает через отверстие 15 в стояк 7. Поэтому расплавленный металл покидает стояк в виде металлической пены. Кольцевая полость выполняет функцию газового ресивера. Вокруг распылительной камеры 8 расположена кольцевая полость 16, герметизированная от окружающего пространства аналогично верхней части стояка

7. В кольцевую полость 16 входит труба 17 для подачи газа под давлением, причем полость 16 выполняет функцию ресивера, Инертный газ, а именно аргон, можно вдувать под высоким давлением в распылительную камеру через отверстие 18. Емкость 2 снабжена клапаном 19 безопасности, препятствующим черезмерному росту давления внутри емкости 2.

Трубы 11, 13 и 17 для подачи газа под давлением содержат клапаны 20 для регулирования давления газа, проходящего по этим трубам, причем это регулирование можно осуществлять независимо. Подача под давлением нереагирующего или инертного газа в распылительную камеру 8 обеспечивает распыливание или отделение частиц металлической пены с получением металлических капель все еще относительно большого объема, а иногда имеющих в небольшом количестве полости. Газ, подаваемый под давлением в камеру 6 распыливания, одновременно предназначен для продувания металлических капель через суживающийся канал 9 в камеру расширения, т.е. в пространство с низким давлением, а именно в герметичную сборную емкость 10. Одновременно образуется мелкодисперсный полностью отвердевший металлический порошок ° За счет суживающейся формы канала происходит ускорение потока, состоящего из газа и металлических капель и истекающего из камеры 8 распыливания. в сборную емкость,10, Такое ускорение может быть обеспечено за счет наружного кольцевого потока, Большие ускоряющие усилия, вызванные ускорением в канале 9 и дейсТвующие на металлические капли, способствуют их разделению, тем самым полу3584 6 чается очень мелкий металлический

55 порошок.

Кольцевые зазоры изолированы от внутренней части емкости 2 и окружающего пространства кольцевыми уплотнениями 21 и 22.

Для получения металлического порошка с помощью предлагаемого устройства сначала наполняют плавильный тигель 3 металлическим расплавом и помещают его на подъемную платформу

4 внутрь индукционной катушки 6, которая обеспечивает нахождение металла в плавильном тигле 3 в расплавленном состоянии, Затем емкость 2 герметизируют до наполнения аргоном через газоподающую трубу ll и отверстие

12. Затем включают подъемное устройство для подъема платформы 4, при этом плавильный тигель 3, содержащий расплав, доходит до такого уровня, при котором стояк 7 углубляется в металлический расплав нижним концом. Это вызывает разрушение крышки.

Давление газа внутри емкости 2, действующее на свободную поверхность расплава, заставляет его подниматься по стояку 7 ° В это время нереагирующий газ, например аргон, подводят в поднятый расплав по трубе 13 подвода газа, кольцевой зазор и отверстие

15 в верхнем конце стояка 7. При этом образуется металлическая пена.

Металлическая пена поступает в камеру 8 распыливания, в которую также вдувается газ под давлением через отверстие 18, обеспечивая распыление или разделение металлической пены на металлические капли. Газ, который вдувается в камеру 8 распыливания, также продувает металлические капли через суживающийся канал 9 в сборную емкость 10, образуя при этом мелкодисперсные окончательно затвердевшие металлические частицы, Все металлические капли, имеющие полости, которые могут образовываться в камере 8 распыливания, лопаются в канале 9 и превращаются в мелкораздробленные металлические частицы под действием перепада давления на поверхности металлической капли и внутри ее полости. Сборная емкость 10 является герметичной относительно окружающего пространства.

Изобретение обеспечивает при дав- лении вводимого аргона 4-7 бар и его расход 150-200 нм /ч выход порошка э

1563584

86 кг/мин с размером частиц 608О мкм, Формула изобретения

5. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что канал от камеры распыления к сборной емкости выполнен наклонно вверх под углом о

40-50 относительно горизонтального уровня, 6. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что трубы для подачи газа под давлением выполнены с клапанами для регулирования давления газа.

7. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что емкость имеет кран для сброса давления.

Составитель Л,Родина

Редактор В,Петраш Техред М.Дидык Корректор С.Шевкун

Тираж 630

Заказ 1069

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

1. Способ получения порошка сплава на основе железа, включающий подачу к металлическому расплаву сжатого иНертного газа под давлением, выдав- 10 лйвание расплава из стояка и распыленйе расплава сжатым инертным газом, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода энергии и получения тонкого металлического по- 15 рошка, расплав в стояке смешивают с инертным газом до образования металлической пены, а после распыления металлической пены на капли сжатым инертным газом, осуществляют повтор- щ кое распыление капель расплава при

Продувании их через суживающийся каЦал в камеру расширения.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аМ шийся тем, что капли расплава .Продувают через суживающийся канал в

Камеру расширения наклонно вверх под углом 40-50 относительно горизонтальной оси;

3. Устройство для получения по- 30 рошка сплава на основе. железа, содержащее тигель с расплавом, стояк, размещенный в тигле, трубу для подачи инертного газа под давлением для создания давления на расплав и выдав- 35 ливания его вверх по стояку, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения расхода энергии и получения тонкого металлического порошка, оно снабжено емкостью, в которой установлены тигель и стояк, средствами вертикального перемещения тигля и стояка, трубой для подачи инертного газа под давлением в стояк для образования металлической пены, камерой распыления, установленной над емкостью, .соединенной верхним концом стояка и выполненной с трубой для подачи инертного газа под давлением, и сборной емкостью, соединенной с камерой рас- пыления каналом с суживающимся поперечным сечением.

4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что стояк выполнен с крышкой в нижнем конце, разру-. шаемой расплавом.