Установка для гидродинамического распыления расплава

Установка для гидродинамического распыления расплава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) А1 (5)) 4 В 22 F 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

«»

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ@ н АВТорсНоМУ свидетельстВу „-::-;- t3 рд,@ (21) 4138938/31-02 (22) 27.10,86 (46) 15.04.88. Вюл. № 14 (72) Ш.М.Шейхалиев В.В.КУзьмин, И.А.Григорович, И.В.Шаронов, О.А;Иванов, Д.С.Сибирцев и В.А.Llamмурин (53) 621.762,2 (088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 2542870, кл. В 22 F 9/00, опублик. 1979, Авторское свидетельство СССР № l302546, кл. В 22 F 9/08, 1985. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСП11ЛЕНИЯ РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения порошков распылением расплавов металлов. Цель изобретения — расширение технологических возможностей, повышение надежности работы установки и улучшение качества конечного продукта за счет обеспечения регулировки режимов распыления. Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что в установке, включающей размещенный в герметичном корпусе и соединенный с пневмовакуумной системой обогреваемый тигель, в донной части которого установлены распылительные форсунки, перед входом в форсунки .образована промежуточная камера, соединенная с полостью тигля отверстием. После получения расплава в тигле он поступает в промежуточную камеру, из которой через форсунки попадает в камеру распыления. Для обеспечения дозированной подачи.расплава над промежуточной камерой в полости тигля с воэможностью осевого перемещения установлен вертикальный полый стержень, который, отсекая расплав в,.промежуточной камере, обеспечивает подвод к нему рабочего давления от пневмовакуумной системы для ее полного опорожнения от расплава, обеспечивая также продувку форсунок.

3 з п ф-лы 2 ил 1 табл

1 1388183. 2

Изобретение относится к порошковой металлургии, н частности к устройствам для получения порошков распылением расплавов,металлов.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей, повышение надежности работы установки и улучшение качества конечного продукта эа счет обеспечения регулировки режи- 10 мов распыления непосредственно в зоне форсунок. (На фиг.l изображена установка, разрез, первый вариант; на фиг,2 — то же, второй вариант. 15

Установка включает герметичный корпус 1, в котором размещен тигель

2 для расплава 3, снабженный нагревателем 4. В донной части тигля 2 установлены одна или несколько распылительных форсунок 5, соединяющих полость тигля 2 с распылительной камерой 6. Корпус 1 сверху закрыт съемной крышкой 7, на которой закреплен теплоотражательный экран 8 ° Боковая

25 поверхность 9 корпуса 1 снабжена водоохлаждаемой рубашкой 10 и соединена через теплоиэолирующую прокладку

11 с .донной част»ю 12, снабженной нагревателем 13. К полостям корпуса

1 и камеры 6 подключены автономные трубопроводы пневмовакуумной системы 14. В полость тигля 2 через герметизирующее уплотнение 15 в крышке 7 введен с воэможностью осевого переме 35 щения вертикальный полый (трубчатый) стержень 16. Полость 17 стержня 16 соединена с пневмовакуумной системой либо через автономный трубопровод 18. (см.фиг.l), либо через посредство 40 полости корпуса 1 и радиального отверстия 19 в стержне 16 (см.фиг.2)

В нижней части тигля 2 образована промежуточная камера 20, ограниченная либо внутренней поверхностью нижней 45 части тигля 2 и горизонтальной перегородкой 21 (фиг,l), либо дном тигля

2 и стенками расширяющейся нижней части внутренней полости 17 стержня

16 (фиг,2), Для стока остатков рас- 50 плава 3 перегородка 21 и дно тигля

2 могут быть выполнены с уклоном к центру. В перегородке 21 выполнено центральное отверстие 22. В него введен стержень 16, имеющий в зоне 55 отверстия 22 поверхность 23 переменного диаметра, например коническую, сферическую и т„п. Во втором варианте исполнения устройства (фиг,2) при малом диаметре стержня 16 для повышения надежности перекрытия эоны входа расплава 3 в форсунку 5 стержень

16 выполняют расширенным книзу. Промежуточная камера 20 соединяется в этом случае с полостью тигля 2 через кольцевой зазор 24 между нижним торцом стержня 16 и дном тигля 2. В нижней части камеры 6 закреплен., съемный сборник 25 для порошка.

Установка работает следующим образом.

При опущенном до упора стержне 16 производят загрузку металла в тигель

2, закрывают корпус 1 крышкой 7, герметизируют и вакуумируют полости корпуса 1 распылительной 6 и промежуточной 20 камер. Включают нагреватель 4, подвод охлаждающего агента в рубашку 10 и расплавляют металл.

При достижении в расплаве 3 рабочей температуры, превышающей температуру плавления металла примерно на о

50 С, производят выдержку, необходимую для дегазации и повышения качества металла, и включают нагреватель 13.

После нагрева донной части 12 о корпуса 1 на 5 — 10 С выше температуры плавления металла, в полость корпуса 1 подают под рабочим давлением сжатый инертный газ. В зависимости от требований к чистоте конечного продукта а распылительной камере 6 может быть остановлен вакуум или произведено заполнение ее инертным газом под атмосферным давлением.

Приподнимая стержень 16 регулируют сечение отверстий 22 или 24 и, соответственно, подачу расплава 3 иэ полости тигля 2 в промежуточную камеру

20. Привод перемещения стержня 16 не показан, Одновременно нагревателем

13 регулируют величину нагрева расплава 3 в камере 20 и контактирующей с донной частью 12 форсунки 5, необходимую для формирования порошка заданной формы и дисперсности. Расплав 3 под напором переходит через распылительную форсунку 5, диспергируется и охлаждается в камере 6.

Изменением сечения отверстий 22 или кольцевого зазора 24 компенсируют влияние гидростатического напора расплава 3 на величину расхода расплава 3 через форсунку 5, 1388183

Полученный порошок собирают в сборнике 25.

При необходимости порционного распыления догрузки тигля 2 вы1

5 грузки порошка и других операциях, требущих остановки распыления, стержень 16 опускают до упора в перегородку 21, герметично перекрывая отверстие 22. При исполнении стержня 16 с радиальным отверстием 19 (фиг.2) полное перекрытие кольцевого зазора 24 производят только для обеспечения порционного (дискретного) распыления и остановки процесса, 15

Регулировка взаимосвязей режимов распыления за счет изменения температуры расплава 3 в промежуточной камере 20, его давления и расхода через форсунку 5 с целью получения однородного по фракционному составу и форме порошка может быть осуществлена с помощью АСУТП.

После окончания распыления опускают стержень 16 до упора в перегородку 21 или дно тигля 2 и продолжают подачу рабочего давления в промежуточную камеру 20 до ее полного опорожнения от расплава 3, обеспечивая продувку форсунки 5.

Такое решение позволяет при вертикальном перемещении стержня изменять кольцевой зазор между наружной поверхностью стержня и кромкой отверстия в перегородках. Тем самым при прочих равных условиях изменяют количество расплава, поступающего в промежуточную камеру, и соответственно его скорость в форсунках, определяющую дисперсность и форму распыляе40 мых частиц. При порционной разливке перемещением стержня до упора в перегородку можно полностью перекрыть подачу расплава к форсункам, исключив вытекание расплава через форсунки под действием гидростатического напора при отключенном рабочем давлении в тигле. Для удаления (выдувания) остатков расплава из промежуточной камеры для предотвращения забивания форсунки при остановке процесса распыления камера связана с пневмовакуумной системой через полость тигля.

В другом варианте предложенного устройства промежуточная камера образована дном тигля и стенками внутренней полости вертикального стержня. В этом случае отверстием, связывающим промежуточную камеру с полостью тигля, является кольцевой зазор между нижней кромкой стержня и дном тигля. Вертикальным перемещением стержня изменяют сечение зазора вплоть до полного его перекрытия при упоре в дно тигля. Для обеспечения прочности корпуса при высоких сочетаниях давлений и температур и одновеменном исключении охлаждения расплава в зоне формирования факела распыления боковая часть корпуса выполнена водоохлаждаемой, а контактирующая с форсунками донная частьобогреваемой.

Вариант установки на фиг.1 более надежен и гибок в эксплуатации, на фиг.2 — проще по конструкции.

Пример ° Установка для гидродинамического распыления олова выполнена с тиглем 2 емкостью 1О л, объем корпуса при этом составляет 29 л.

Тигель 2, форсунка 5 и стержень 16 выполнены из коррозионностойкой стали. Стержень 16 изготовлен из трубки диаметром 12х2 мм. Один из концов трубки развальцован до сферической формы с максимальным диаметром больше диаметра отверстия 22 в перегородке 21 . Вокруг тигля 2 на теплои электроизолирующих бусинках установлен нагреватель 4 из нихромовой проволоки диаметром 2 мм. Обогреваемая донная часть 12 изготовлена из жаропрочной стали и снабжена нихромовым нагревателем 13 с диаметром проволоки 1,4 мм. Соединение донной части 12 с боковой водоохлаждаемой поверхностью корпуса 9 осуществлено через прокладку 11 из асбеста, пропитанного тальком. Все соединения и вводы выполнены герметичными. .При распылении алюминия и его сплавов тигель 2, стержень 16 и форсунку 5 изготавливают из графита или корунда.

Предлагаемая установка позволяет получать партии порошков цветных металлов и сплавов с температурой плавления до 1250 К.

При распылении олова и его сплавов исходный металл в слитках или гранулах общей массой до 1О кг загружали в тигель 2, герметизировали корпус 1 и камеру 6, вакуумировали внутренние полости до абсолютного давления 1,3 — 1,5 Па и разогревали нагревателем 4 до температуры расплава 555 К. При этом происходит дега13881

Гранулометрический состав, 7 мкм

Содержание

О мас. X

Текучесть,С

Металл

Ср., МКИ

-300

+200

-200

+150

-100 -63

+63

-150

+100

23 3

15,4

88 8

101,3.0 05

0,12

0 85

l,!

42 6

48,3

23 9

22,35

; Олов

9 35

12,85

20 1

11,8

?.

0 4

2,3

108 6

142,3

26 0

29,9

22 0

11,2

О 07

0,11

31 5

44,8

Сплав

ПОС-61

14

9,3

26 5

13,8

101 2

121,2

42

49,9

29

0 12

=?

0,28

2 5

4,2

22,8

Алюминий зация расплава и повышение его чистоты. Затем разогревали донную часть

12 до температуры 510 К, подавали аргон в камеру 6 распыления до давления 101 кПа и в корпус 1 под избыточным давлением 1,2 МПа. Стержнем

16 регулировали сечение отверстия 22, обеспечивая требуемую фракцию и форму порошка„ Под действием газа расплав

3 поступал под напором в форсунку 5 и диспергировался, застывая в порошок. По такой же методике были получены порошки алюминия и его сплавов с цинком. Результаты опытов и анализ свойств порошков, полученных на предложенной установке и на известной,приведены в таблице (в числителе дроби указаны данные, полученные на предложенной установке, в знаменателе — на известной).

Как следует из таблицы, порошки, полученные на предложенной установке, отличаются более высоким качеством. однородностью по гранулометрическому составу, пониженным количеством примесей 1кислорода).

Опыты подтвердили высокую надежность работы предложенной установки: за время испытаний (около 20 опытов) не было отказов. В то же врЕмя при аналогичном количестве; опытов на известной установке дважды наблюдались случаи застывания металла в форсунке и разливочном отверстии

35 тиглях, загустение расплава в форсунке приводило к изменениям формы и размеров частиц порошка, Расширены технологические возможности установки: изготовленный образец позволял распылять партии металла до 10 кг против 2-3 кг по известному, что объясняется исключением

83 6 вытекания металла через форсунки предложенной установки при отсутствии рабочего давления под действием гидростатического напора. На предложенной установке получены партии порошков с более высокой дисперсностью (см.табл.) и стабильной формой частиц.

Формула изобретения

l.Óñòàíîâêà для гидродинамического распыления расплава, содержащая обогреваемый тигель, размещенный в герметичном соединенном с пневмовакуумной системой корпусе, распылительные форсунки, камеру распыления, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, повышения надежности работы установки и улучшения качества конечного продукта, она снабжена вертикальным полым стержнем, установленным по оси тигля с возможностью осевого перемещения и соединенным с пневмовакуумной системой.

2. Установка по п.l, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена горизонтальной перегородкой с осевым отверстием, установленной в нижней части тигля, а вертикальный полый стержень в зоне отверстия выполнен с переменным наружным диаметром, 3. Установка по п.l, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что нижняя часть полого вертикального стержня выполнена конической.

4. Установка по п.l, о т л и— чающая с я тем, что боковые стенки корпуса тигля выполнены водоохлаждаемыми, а донная часть обогреваемой.

\ 388! 83

Составитель Г.Коломейцев

Техред Л.Сердюкова

Редактор Л.Повхан

Корректор Г,Решетник

Заказ 1538/)6 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4