Устройство для производства металлических порошков

Устройство для производства металлических порошков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ, содержащее распылительный узел, включающий внутренние и наружные сопла, отличающееся тем, что, с целью повыщения выхода порощкоБ с мелкокристаллической структурой путем интенсификации процесса диспергирования и охлаждения капель металла встречными потоками энергоносителя , оно снабжено дополнительными соосными внутренним и наружным соплами, установленными симметрично с кольцевым зазором к основным, причем наружные сопла выполнены с прямым и обратным конусами , образующими радиальный диффузорно-конфузорный зазор газодинамического тракта энергоносителя..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

sm В 22 F908

CO

CO

С0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3563308/22-02 (22) 24.12.82 (46) 07.05.84. Бюл. № 17 (72) Б. Ш. Мамедов, .О. С. Ничипоренко, Л. И. Ярусевич и Ю. В. Шульга (71) Запорожский ордена «Знак Почета» машиностроительный институт им. В. Я, Чубаря и Ордена Трудового Красного Знамени институт проблем материаловедения (53) 621.762.224 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 622569, кл. В 22 F 9/08, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 782960, кл. В 22 F9/08,,1980.

„SU„„1090501 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ, содержащее распылительный узел, включающий внутренние и наружные сопла, отличающееся тем, что, с целью повышения выхода порошков с мелкокристаллической структурой путем интенсификации процесса диспергирования и охлаждения капель металла встречными потоками энергоносителя, оно снабжено дополнительными соосными внутренним и наружным соплами, установленными симметрично с кольцевым зазором к основным, причем наружные сопла выполнены с прямым и обратным конусами, образующими радиальный диффузорно-конфузорный зазор газодинамического тракта энергоносителя..

1090501 к порошковой сами, образующими радиальный диффузорноконфузорный зазор газодинамического трак- 45 та энергоносителя.

Изобретение относится металлургии.

Известна форсунка для распыления жидких расплавов, включающая корпус с центральным каналом для подачи расплавленного металла и две газовые камеры с кольцевыми щелями, между которыми размещена жидкостная камера с кольцевой щелью на выходе и двумя соосными кольцевыми сепараторами (1).

Однако данная форсунка не может повысить выход порошка с мелкокристаллической структурой.

Известно устройство для получения порошков распылением расплавов с применением ультразвуковых колебаний потока энергоносителя, которое эффективнее осуществляет процесс диспергирования и охлаждения распыленных капель.

Известно устройство, содержащее распылительный узел, состоящий из цилиндрических наружного, внутреннего и промежуточного сопел, при этом промежуточное сопло является генератором ультразвуковых колебаний, более интенсивно воздействующих на распыляемые капли металла (2).

Известное устройство недостаточно повышает требуемый выход порошка с мелкокристаллической структурой, так как невозможно осуществить интенсификацию п роцесса диспер ги рован и я и охлаждения центральной части струи металла.

Целью изобретения является повышение выхода порошков с мелкокристаллической структурой путем интенсификации процесса диспергирования и охлаждения капель металла встречными потоками энергоносителя, повышение выхода однородного по гранулометрическому составу порошка.

Указанная цель достигается тем, что устройство для производства металлически х порошков, содержащее распылительный узел, включающий внутренние и наружные сопла, снабжено дополнительными соосными внутренним и наружным соплами, установленными симметрично с кольцевым зазором к основным, причем наружные сопла выполнены с прямым и обратным конуПредварительное распыление осевого потока расплава металла в радиальном направлении осуществляется в вакуумной зоне между двумя внутренними соплами, а интенсификация процесса диспергирования и охлаждения капель металла осуществляется в суммарном, радиальном, вращающемся (или невращающемся) потоке энергоносителя с возрастающей скоростью и понижающейся температурой в направлении истечения в пределах распылительного узла, т. е. в пределах радиального диффузорно-конфузорного зазора. Это отличает

40 данный поток от известных газовых потоков, применяющихся для распыления, так как последние характеризуются уменьшающейся скоростью и повышением температуры после истечения из сопла в свободное пространство.

На чертеже дано устройство, разрез вариант.

Устройство для производства металлических порошков включает распылительный узел, состоящий из наружного и внутренного основных сопел I и 2 и дополнительных соосных наружного 3 и внутреннего глу хого сопла 4, установленных симметрично с кольцевым зазором 5 к основным, радиального диффузорно-конфузорного зазора, состоящего из радиального диффузорного зазора 6 с углом сужения х и радиального конфузорного зазора 7, представляющего кольцевое сопло Лаваля с углом расхождения м металлопровода 8.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Подают два встречных потока энергоносителя во вращающемся или невращаюносителя во вращающемся (или невращающемся) состоянии в зазоры распылительного узла, образованные между соосными наружным и внутренним основными соплами 1 и 2 и дополнительными наружным

3 и внутренним глухим соплом 4, установленных симметрично с кольцевым зазором 5 к основным. Далее энергоноситель попадает в радиальный диффузорно-конфузорный зазор, состоящий из радиального диффузорного зазора 6 с углом сужения и радиаль ного конфузорного зазора 7, представляющего кольцевое сопло Лаваля с углом расхождения й,. При прохождении вращающихся (или невращающихся) встречных потоков энергоносителя по данному газодинамическому тракту соплами 2 и 4 образуется вакуумная зона, обеспечивающая эффект эжектирования на торце металлопровода 8. При подаче осевого потока расплава металла из металлоприемника (на чертеже не показан) по металлопроводу 8 в вакуумной зоне происходит его предварительное распыление в радиальном направлении вакуумными силами встречных потоков энергоносителя. Предварительно распыленные капли металла ускоряются в радиальном направлении и попадают, в пределах радиального диффузорно-конфузорного зазора 6 и 7, в суммарный, радиальный, вращающийся (или невращающийся) поток энергоносителя с возрастающей скоростью и понижающейся температурой в направлении истечения в пределах распылительного узла, где происходит интенсификация процесса диспергирования и охлаждение предварительно распыленных капель металла, при этом производительность уст1090501

Составитель А. Храмцов

Редактор М. Дылын Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 2989/12 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ройства зависит от кольцевого зазора 5. Таким образом, интенсификация процесса диспергирования и охлаждения распыленных капель металла встречными потоками энергоносителя обеспечивается созданием вакуумной зоны предварительного распыления с последующим завершением процесса в суммарном, радиальном, вращающемся (или невращающемся) потоке энергоносителя с возрастающей скоростью и понижающейся температурой в направлении истечения в 10 пределах распылительного узла, т. е. в пределах наружных диаметров сопел 1 и 3.

Распылению подвергается припой 79 НМ при 1630 С, давлении энергоносителя

0,6 МПа, производительности, равной

25 кг/мин. Дисперсность порошка проверяется ситовым анализом, размер зерен микроструктуры с целью определения скорости охлаждения осуществляется на микроскопе МИМ-8.

Пример 1. Расплав подают в сливное отверстие верхней половины распылительного устройства. В зону распыления под давлением 0,6 МПа подают газовые осевые потоки, направленные сверху и снизу устройства к его центру, которые образуют суммарный, радиальный, вращающийся газовый поток, истекающий из зоны распыления со скоростью 130 м/с (кольцевой зазор 5 между верхней и нижней половинами устройства 3,5 мм). В процессе распыления образуется мелкокристаллический порошок с содержанием фракции — 50 мкм

65 /O,ñêîðîñòü охлаждения частиц 1-104град/с.

Пример 2. Расплав подают в сливное отверстие верхней половины распылительного устройства. В зону распыления под дав- З5 лением 0,6 МПа подают газовые осевые потоки, направленные сверху и снизу устройства к его центру, которые образуют суммарный, радиальный, вращающийся газовый поток, истекающий из зоны распыления со скоростью 174 м/с (кольцевой зазор 5 между верхней и нижней половинам и устройства 3 м м). В и ро цессе распыления образуется мелкокристаллический порошок с содержанием фракции-50 мкм 70о/о, скорость охлаждения частиц 5 104град/с.

Пример 3. Расплав подают в сливное отверстие верхней половины распылительного устройства. В зону распыления под давлением 0,6 МПа подают газовые осевые потоки, направленные сверху и снизу устройства к его центру, которые образуют суммарный, вращающийся газовый поток, истекающий из зоны распыления со скоростью 223 м/с (кольцевой зазор 5 между верхней и нижней половинами устройства

2,5 мм). В процессе распыления образуется мелкокристаллический порошок с содержанием фракции- 50 мкм 75о/о, скорость охлаждения частиц 1.10 град/с. По сравнению с базовым порошком, в качестве которого принят прототип, фракция- 50 мкм увеличивается на 40 /0 и составляет 75 /о общего распыла. Размеры зерен микроструктуры порошка по предлагаемому устройству уменьшаются в среднем на 15о/о по сравнению с аналогичными для базового порошка, свидетельствует о более высоких скоростях охлаждения распыленных капель в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом, что улучшает качество получаемого порошка.

Применение данного устройства с кольцевой горизонтальной плоскостью распыления позволит значительно снизить затраты на проектирование, изготовление и эксплуатацию установок для распыления за счет уменьшения высоты в 7-10 раз и диаметра камеры распыления в 1,5 раза.

Таким образом, предложенное устройство для производства металлических порошков позволит значительно повысить дисперсность порошков с мелкокристаллической структурой, снизить общую стоимость установок для распыления, что в конечном итоге снизит себестоимость изделий, изготовленных методами порошковой металлургии. Экономический эффект от внедрения да нного устройства составит 3600000 р. в год.