ПУЛЬВЕРИЗАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ РАСПЛАВЛЕННОГО АЛЮМИНИЯ, МАГНИЯ И ИХ СПЛАВОВ Российский патент 1997 года по МПК B22F9/08 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению алюминиевых порошков.

Известны установки для получения алюминиевых порошков методом распыления сжатым газом с использованием эжекционной форсунки, включающие плавильную печь или миксер, распылительную камеру и форсунку. Печь, и форсунка соединены металлопроводами [1]
Для обеспечения пожаробезопасности в таких установках распыление осуществляется в горизонтальном или наклонном направлении и форсунка устанавливается выше верхнего среза выносного кармана, то есть выше номинального уровня расплава, что предотвращает случайное попадание расплава в распылительную камеру.

Однако эти установки не позволяют свободно регулировать дисперсность получаемого пульверизата, т.к. количество металла, прошедшего через эжекторную форсунку, определяется разрежением, создаваемым распыливающим газом, т.е. расходом газа. Соотношение металл газ регулируется в относительно небольших пределах. Выход крупных порошков, при получении которых необходимо иметь соотношение металл газ более 1, на вышеописанных установках низок.

Известны также распылительные установки, в которых металл в форсунку подается при помощи индукционного насоса [2] или самотеком при распылении в вертикальном направлении вниз или вверх [3] Недостатком первых установок является система подачи расплава в форсунку, необходимость сложного энергетического обеспечения обслуживания работы индукционных насосов при транспортировке алюминия. При распылении вертикально вниз не обеспечивается безопасность и в первую очередь пожаровзрывобезопасность, т.к. емкость с расплавленным металлом в таких установках располагается над распылительной камерой.

Известны установки, в которых распыление ведется из герметичного чугунного котла, находящегося под избыточным давлением [4] Металл из плавильной печи сливается в котел, после чего котел герметизируется и в него подается избыточное давление, величиной которого регулируется расход металла на форсунку. Недостатком таких установок является сложность конструкции и обслуживания, недостаточная стойкость чугунного котла, необходимость его подогрева. Такие установки эксплуатируются на Ключевском заводе ферросплавов.

На предприятиях России в настоящее время эксплуатируются пульверизаторные установки, использующие эжекционную подачу расплава в форсунку для распыления расплава в горизонтальном направлении [5] Установки включают в себя плавильную печь с выносным открытым карманом, в который опускается колено эжекционной форсунки, герметично вставляемой в корпус распылительной камеры (пылеосадителя). При подаче сжатого газа в форсунку расплава в нее засасывается за счет создаваемого разрежения на срезе сопла форсунки. Основным недостатком такой установки является жесткая связь между подачей расплава в форсунку и давлением и расходом распыливающего газа, что не позволяет эффективно регулировать степень диспергирования расплава, особенно при необходимости получения порошков укрупненного гранулометрического состава.

Существующая промышленная установка [5] взята за прототип.

Технической задачей изобретения является создание пульверизационной установки, позволяющей получать крупный порошок при горизонтальном направлении факела распыления.

Техническая задача решается тем, что форсунка устанавливается ниже верхнего обреза выносного кармана на 0,1-0,8 его высоты. Выносной карман снабжен металлопроводом, выполненным в виде трехколенной трубы, одно колено которой опущено в расплав выносного кармана, второе колено герметично закрыто крышкой с патрубком и затвором для газа, а третье соединено с форсункой.

На чертеже схематически изображена предлагаемая пульверизационная установка.

Установка представляет собой плавильную печь 1 с выносным карманом 2, заполняемые расплавленным металлом 3. В выносном кармане размещен металлопровод 4, выполненный в виде 3-коленной трубы. Одно колено трубы опущено в расплав, другое обеспечивает соединение металлопровода с атмосферой или линией сжатого газа через фланец 5 и затвор 6, а третье колено соединено с форсункой.

Установка работает следующим образом. После заполнения плавильной печи 1 и выносного кармана 2 расплавом в выносной карман устанавливают вертикально или наклонно металлопровод 4 при герметично закрытом затворе 6. Наклонный отвод 7 от металлопровода подсоединяют к форсунке 8. После подсоединения на форсунку подается сжатый до 10-12 атм газ, создающий на срезе сопла эжекцию и соответственно подъем расплава из кармана 2 до уровня отводящей трубы 7, по которой расплав подается на форсунку. После этого давление подаваемого на форсунку сжатого газа снижают до 3-5 атм. Расплав из выносного кармана продолжает поступать самотеком через отвод 7 благодаря расположению сопла форсунки 8 ниже уровня расплава в кармане 2 печи.

При необходимости остановки процесса распыления металлопровод 4 через затвор 6 соединяют с атмосферой или линией сжатого газа, уровень расплава в металлопроводе опускается до уровня расплава в печи и прерывается поток металла через металлопровод в распылительную камеру.

Установка обеспечивает высокую производительность процесса и получение более крупного порошка при низком удельном расходе распыливаемого газа благодаря устранению необходимости его затрат на эжекционную подачу расплава на форсунку и поступлению на форсунку увеличенного количества расплава самотеком.

Источники информации:
1. Производство и применение алюминиевых порошков и пудр. М. Изд-во "Металлургия", 1980, с. 13-17.

2. Патент России N 2040374, кл. В 22 F 9/08, 1991.

3. Патент США N 4468183, кл. В 22 F 9/08, 1984.

4. Кишев Л.Я. Плинер Ю.А. Игнатенко Г.Ф. Лаппо С.Н. "Алюминотерапия" М. "Металлургия", 1978.

5. Технологический регламент производства алюминиевых сферических дисперсных порошков марки АСД, ВАМИ, С.-Петербург, 1989.

Использование: в порошковой металлургии для получения порошков алюминия, магния и их сплавов. Сущность изобретения: после заполнения плавильной печи 1 и выносного кармана 2 расплавом в выносной карман устанавливают вертикально или наклонно металлопровод 4 при герметично закрытом затворе 6. Наклонный отвод 7 от металлопровода подсоединяют к форсунке 8. После подсоединения на форсунку подается сжатый до 10-12 атм газ, создающий на срезе сопла эжекцию и соответственно подъем расплава из кармана 2 до уровня отводящей трубы 7, по которой расплав подается на форсунку. После этого давление подаваемого на форсунку сжатого газа снижают до 3-5 атм. Расплав из выносного кармана продолжает поступать самотеком через отвод 7 благодаря расположению сопла форсунки 8 ниже уровня расплава в кармане 2 печи. При необходимости остановки процесса распыления металлопровод 4 через затвор 6 соединяют с атмосферой или линией сжатого газа, уровень расплава в металлопроводе опускается до уровня расплава в печи и прерывается поток металла через металлопровод в распылительную камеру. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пульверизационная установка для распыления расплавленного алюминия, магния и их сплавов, включающая плавильную печь с выносным карманом, распылительную камеру и форсунку, соединенные между собой транспортными металлопроводами, отличающаяся тем, что форсунка установлена ниже верхнего обреза выносного кармана на 0,1 0,8 его высоты. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что транспортный металлопровод к форсунке выполнен в виде трехколенной трубы, одно колено которой опущено в выносной карман плавильной печи, второе колено герметично закрыто крышкой с патрубком и затвором для газа, а третье колено выполнено наклонным и соединено с форсункой.