Способ получения композиционного металлического порошка и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК B22F9/08 

Изобретение относится к порошко металлургии, а именно к получению металлических композиционных порош ков. Известен способ получения метал лического порошка распьшением, в к тором охлажденные мелкодисперсные частицы порошка дополнительным потоком газа вводятся в факел распыления, образующийся при дроблении струи расплава скоростным потоком нагретого газа. Реализующее этот способ устройство содержит тигель для жидкого металла, инжекционную распылительную форсунку, вертикаль ную кг1меру распыления и кольцевой коллектор для вдувания первичных частиц в факел распыления. Жидкий расплав, вытекая из тигеля, диспер руется в вертикальной камере, где первичные мелкие частицы, попав на решетку грохота, проваливаясь чере нее, далее транспортируются к коль цевому коллектору для вдувания в ф кел распыления 1. Недостатком способа является то что зоны дробления струи расплава внедрения в нее первичных мелких ч тиц порошка сильно удалены друг от друга. Поскольку по сечению распыляемой струи, на ее периферии, находятся крупные и мелкие частицы, которые в момент прохождения зоны введения первичных частиц находятся, как правило, уже в твер дом состоянии и мешают проникновению первичных частиц внутрь струи, известный способ не дает возмохсиос получения порошков узкого спектра по грансоставу. I Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности является способ получения металлического порошка распылением, в котором стр расплава подается во внутрь кольцеобразной струи порошкового материала, после чего под действием распылительной форсунки начинается одновременное внедрение порошка в расплав и его распыление. Устройство,реализующее этот спо соб ,содержит металлоприемник с ка.либрованным выпускным отверстием для расплава и конуса, формирующие кольцеобразный поток порошка, рас.положенные соосно над распылительн форсункой 2 . Однако при распылении данным способом на участке от поверхности струи расплава до ее центра распылитель (газ) имеет разный градиент скорости и давления. Происходит это за счет действия эффекта гашения энергии распылителя на поверхности струи расплава вследствие неупругого удара. Поэтому процесс протекает грубо, с неравномерной .плотностью орошения порошком распыляемой струи расплава по сечению факела, т.е. на периферии факела получается более тонкое распыление с образованием мелких частиц, а размер частиц в центральной части факела распыления более крупный. Полученный продукт имеет широкий -спектр частиц по крупности, а это является недостатком способа. Цель изобретения - получение порошка узкого гранулометрического состава. Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения металлического композиционного порошка , включающему введение кольцеобразного потока порошкового материала в расплав и распыление струи расплава газом, осуществляют дополн ительную подачу порошкового материала в распылительном газе внутрь струи расплава. Устройство для осуществления этого способа, содержащее металлоприемник, внешний аитатель и распылительную форсунку, снабжено внутренним питателем, расположенным на .одном уровне и соосно с металлоприемником и внешним питателем. Способ осуществляется следующим образом. В процессе распыления кольцеобразная струя расплава, заполненная изнутри распыливающим газом с частицами холодного порошка по А и окутанная снаружи кольцеобразным потоком порошка определенной фракции, попадает в зону активного диспергирования форсунки. Под действием истекающего из форсунки энергоносителя, частицы порошка из внешнего потока внедряются в струю расплава и вместе с энергоносителем участвуют в процессе распыления, эффект которого улучшается вследствие того, что изнутри струя расплава подвергается разрушающему воздействию распыляющего газа, истекающего из внутреннего питателя с высокими энергетическими параметрами и определенной концентрацией частиц холодного порошка. Происходит тонкое распыление жидкого металла с равномерным распределением холодного первичного порошка по факелу распыления. Холодные частицы являются основой, на которой формируется композиционный порошок. Жидкие каплираспыленного расплава под действием сил поверхностного натяжения обволакивают холодные частицы (центры кристаллизации и застывают, образовав композиционный порошок. Соотношение расходов распыляемого расплава и холодных частиц выбирается, исходя из тех соображений, что при прочих равных условиях поверхность образующихся при распылении капель расплава должна быть достаточной для создания оболочки на-первичных холодных частицах основы композиции. На чертеже представлено устройство для осуществления предлагаемого способа. Устройство металлоприемник 1, внутри коюрого размещен внутренний питатель 2. На одном уров не в основании с металлоприемником 1 и питателем 2 и соосно с ними располагается внешний питатель 3. Под металлоприемником размещается распылительная форсунка 4. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Расплавленный металл, вытекает из металлоприемника 1. Посредством цилиндрического в своем основании внутреннего питателя 2, который расположен соосно с металлоприемником и внутри его, расплав формируется в струю коль.цеобразного сечения. На одном уровне в основании с металлоп емником 1 и питателем 2 и соосно с ними располагается внешний конусный питатель 3 таким образом ,что цилинд ческое основание металлоприемника 1 находящегося внутри питателя-3, спо собствует формированию еще одного кольцеобразного потока, состоящего из частиц порошка, внедряемых в стр расплава. Распыление расплава проис ходит за счет форсунки 4. Предлагаемая принципиальная схем устройства для распьоления расплава, в зависимости от характеристики вдуваемых первичных частиц, пара метров распылительной форсунки, гео метрических параметров и теплофизического состояния струи расплава, дает возможность получать композиционные металлические порошки, гр нулы и дроби различной крупности с узкими пределами гранулометрического состава различной сферичности. Вследствие диспергирования кольцеобразной струи расплава за счет под ведения газа распылителя с частицами первичного порошка к ее внутренней и внешней поверхности процесс распыления протекает наиболее глубоко и полно, с меньшими энергетическими затратами распылителя. Инт тенсивный теплообмен в факеле распы ления, быстрое формирование порошка и его охлаждение снижает степень окисленности частиц, исключает использование охлаждающей жидкости в грануляционном баке и приводит к уменьшению габаритов распылительной камеры. Твердостью конечного пр дукта можно варьировать, используя в качестве основы композиции порошок той или иной твердости. Способ позволяет получать порошки из распл вов черных и цветных металлов с раз личной температурой плавления. Пример. Получение композиционного металлического порошка4РБуд осуществляется на моделирующей установке. Кольцеобразная струя сплава Вуда (внутренний диаметр 14 мм и ьаешний 20 мм ), перегретого до 1бО°С, вытекает в зону распыления. Здесь она обволакивается с внешней поверхности кольцевым потоком (внутренний диаметр 22 мм и внешний 24 мм )холодных частиц порошка алюминия крупностью 0,1-0,2 мм и мгновенно подвергается распылению энергоносителем форсунки с давлением 4 атм. Одновременно с этим из внутреннего . питателя истекает распылитель с Р 4 атм со взвешенными частицами той же крупности порошка алюминия. Расход распылителя 1,1 кг/кг расплава, расход холодных частиц 1 кг/кг расплава, крупность полученного порошка 0,5-2 мм. Его гранулометрический состав следующий: Размер частиц,мм 0,5 0,5-1 1-1,5 1,5-2 2 Содержаниепо мас3,2 18,1 43,8 27,& 7,3 се, % В известном способе распылением цилиндрической струи расплава получают продукт крупностью 0,1-5 мм. Экспериментальные распыления по указанному способу показывают, что гранулометрический состав получаемого продукта следующий: Размер частиц, мм 0,1 0,1-0,5 0,5-1 1-1,5 Содержа13,7 17,4 ние, % 2,2 Размер частиц, 2-3 3-4 4-5 мм 1,5-2 Содержание, 21,1 12,0 5,3 3,1 % 15,8 П р и м е р 2. Получение композиционного порошка 15% ферросилиция (ФС-15) - алюминий осуществляется на полупромышленной установке. Кольцеобразная струя расплава алюминия, имеющая внутренний диаметр 14 мм и внешний 20 мм, перегретая до , вытекает в зону распыления, где окутывается кольцевым потоком (внутренний диаметр 22 мм и внешний 24 мм) холодных частиц, порошка ФС-15 крупностью 0,040-0,060 мм и подвергается распылению воздухом. I 107 истекающим из форсунки с давлением 16 атм. Одновременно с этим иэ внутреннего питателя истекает распыливающий воздух с давлением 16 атм со взвешенными частицами порошка ФС-15 той же крупности. Расход расиылителй 1,5 кг/кг расплава, расход холодных частиц 1 кг/кг расплава. Грауулометрический состав получаемого порошка следующий: 02б Размер част тиц, мм 0,04 0,04-0,09 0,09- 0,16 6,2 -0,16-0,2 Содержание по массе % 2,8 1113 51,1 25,2 9,/ Тайим образом, использование изобретения позволяет получать композициойные порошки узкого гранулометрического состава.

1. Способ получения композиционного металлического порошка, включающий введение кольцеобразного потока порошкового материала в расплав и распыление струи расплава газом, отличающийся тем, что, с целью получения порошка узкого гранулометрического состава, осуществляют дополнительную подачу порошкового материала в распьтитель ном газе внутрь струи расплава. 2. Устройство для получения композиционного металлического порошка содержащее металлоприемник, внешний питатель и распылительную форсунку, отличающееся тем, что оно снабжено внутренним питателем, расположенным на одном уровне и соосно с металлоприемником и внеш-g ним питателем. (Л