УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ Российский патент 1996 года по МПК B22F9/08 

Изобретение относится к металлургии, в частности к порошковой металлургии, к получению металлических порошков распылением расплава.

Известны устройства для получения металлических порошков распылением расплава водой, включающие плавильный агрегат, форсуночный узел, металлоприемник, камеру распыления и сборник порошка (Рукин В.В. Розанов С.Д. Бяков С. В. Казанский В.С. Получение порошков из расплавов, М. 1983, Обзорная информация, ин-т "Черметинформация", патент США N 2956304, кл. 425-7, 18.10.60). Однако большой объем камеры распыления приводит к значительному пролету частиц, усложняет создание атмосферы с низким окислительным потенциалом, исключает стабильное поддержание уровня воды. Все это обуславливает повышенную окисленность частиц, затрудняет регулирование технологических показателей порошка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, которое включает плавильный агрегат, соединенные между собой промежуточную емкость, форсуночный узел, камеру распыления, накопительную камеру и сборник порошка (патент США N 3814558, кл. 425-7, 04.06.74). Недостатками этого устройства являются отсутствие регулируемого поддержания уровня воды в камере распыления, а также надежной системы создания в объеме распыления атмосферы с низким окислительным потенциалом, что не обеспечивает необходимого качества легированных порошков. Кроме этого, установка имеет существенные габариты, обусловленные большими объемами воды, поступающими во время распыления в накопительную камеру.

Задача обеспечить гарантированное поддержание заданного объема распыления в камере распыления, создание в объеме распыления защитной атмосферы с минимальным окислительным потенциалом, тем самым снизить содержание кислорода в частицах и обеспечить регулирование физико-технологических характеристик порошка, а также сократить габариты установки распыления.

Задача достигается тем, что устройство снабжено кольцевым газовым коллектором, размещенным между форсуночным узлом и камерой распыления, патрубком контроля уровня, расположенным на накопительной камере выше уровня выходного отверстия камеры распыления, и регулирующим патрубком, расположенным в верхней части накопительной камеры.

Снабжение устройства кольцевым газовым коллектором позволяет обеспечивать подачу инертного газа непосредственно в фокус распыления, что снижает окислительный потенциал газовой атмосферы в зоне наиболее интенсивного окисления частиц. Снабжение устройства патрубком контроля уровня позволяет поддерживать заданный уровень воды и, следовательно, объем рабочего пространства в камере распыления. Снабжение устройства регулирующим патрубком в верхней части накопительной камеры позволяет провести максимальное заполнение камеры распыления водой перед началом распыления, что обеспечивает полное вытеснение воздуха из объема распыления и создание атмосферы с низким окислительным потенциалом.

На чертеже представлена схема устройства, которое включает плавильный агрегат 1, промежуточную емкость 2, форсуночный узел 3, кольцевой газовый коллектор 4 с трехходовым краном 10, камеру распыления 5, накопительную камеру 6, патрубок контроля уровня 7 с вентилем 8, регулирующий патрубок 9, расположенный в верхней части накопительной камеры, сборник порошка 11.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом распыления накопительную камеру 6 вместе с камерой распыления заполняют водой до максимального уровня воды в камере распыления, определяемого регулирующим патрубком 9. Во время заполнения вентиль 8 находится в закрытом положении. Максимальное заполнение камеры распыления водой обеспечивает полное вытеснение воздуха из объема распыления через кольцевой газовый коллектор и трехходовый кран, открытый в положение "соединение с воздушной атмосферой". Подачу воды прекращают после заполнения камеры распыления 5 до уровня регулирующего патрубка 9 и начала перелива воды через регулирующий патрубок. Открытием вентиля 8 с одновременным переводом трехходового крана в положение "подача защитного газа" осуществляют слив воды из накопительной камеры и камеры распыления до установленного уровня, определяемого расположением патрубка контроля уровня. Так как нижний срез патрубка контроля уровня расположен выше выходного отверстия камеры распыления, в емкости 6 образуется гидравлический затвор, препятствующий поступлению воздуха из атмосферы в камеру распыления. Одновременно со сливом воды освободившийся объем в камере распыления заполняют защитным газом. Процесс распыления осуществляют подачей жидкого металла из плавильного агрегата 1 через предварительно прогретую промежуточную емкость 2 с калиброванным отверстием в днище. Одновременно производят подачу воды через форсуночный узел 3 с заданным расходом и давлением, а через газовый коллектор 4 в фокус распыления подают защитный газ. Пульпа (смесь воды и полученного порошка) поступает в накопительную камеру 6. Избыток воды через патрубок контроля уровня 7 удаляется из накопительной камеры. Тем самым в камере распыления поддерживается постоянный уровень воды, определяемый расположением патрубка контроля уровня. Распыленный порошок осаждается в сборнике порошка 11. После окончания процесса распыления, отстоя пульпы и слива воды из накопительной камеры 6 полученный порошок в сборнике 11 подают на обезвоживание.

Таким образом, благодаря отличительным особенностям конструкции устройства, посредством описанных выше операций в течение всего процесса распыления в рабочем объеме и в фокусе распыления надежно сохраняется атмосфера с минимальным окислительным потенциалом, что позволяет получать порошки легированных сталей (например нержавеющих с содержанием хрома до 23%) с содержанием кислорода не более 0,1 0,2% Изменением уровня воды в камере распыления в комплексе с регулированием расхода и давления воды возможно получение частиц порошка различной формы: от разветвленной до близкой к сферической, со средним размером частиц от 10 мкм до нескольких миллиметров. Кроме этого, удаление частиц воды из накопительной камеры во время распыления (через патрубок контроля уровня) позволяет сократить объем накопительной камеры и, соответственно, уменьшить габариты всей установки.

Сущность изобретения: устройство для получения металлических порошков снабжено кольцевым газовым коллектором 4, позволяющим обеспечить подачу инертного газа непосредственно в фокус распыления патрубком контроля уровня 7, позволяющим поддерживать заданный уровень воды в накопительной камере 6, и регулирующим патрубком 9, размещенным в верхней части накопительной камеры, для обеспечения полного вытеснения воздуха из объема распыления и создания атмосферы с низким окислительным потенциалом. Процесс распыления осуществляют подачей жидкого металла из плавильного агрегата 1 через предварительно подогретую промежуточную емкость 2 с калиброванным отверстием в днище. Одновременно производят подачу воды через форсуночный узел 3 с заданным расходом и давлением, а через газовый коллектор 4 в фокус распыления подают защитный газ. Пульпа - смесь воды и полученного порошка - поступает в накопительную камеру 6. Избыток воды через патрубок контроля уровня 7 удаляется из накопительной камеры. Распыленный порошок осаждается в сборнике порошка 11, затем подвергается обезвоживанию. 1 ил.

Устройство для получения металлических порошков, включающее плавильный агрегат, соединенные между собой промежуточную емкость, форсуночный узел, камеру распыления, накопительную камеру и сборник порошка, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевым газовым коллектором, размещенным между форсуночным узлом и камерой распыления, патрубком контроля уровня, расположенным на накопительной камере выше уровня выходного отверстия камеры распыления, и регулирующим патрубком, установленным в верхней части накопительной камеры.