Способ получения металлическихгРАНул Советский патент 1981 года по МПК B22F9/08 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГРАНУЛ

большого количества полых частиц. Газ, находящийся в закрытых порах, не удаляется при вакуумировании и дегазации. Это приводит к тому, что в последующем процесс компактирования не сможет обеспечить получение беспористой заготовки. Кроме того, такие гранулы вследствие нерегулируемости процесса имеют случайный фракционный состав.

Цель изобретения - повышение качества гранул и достижение регулируемости процесса, а также, создание возможности получения сплавов за пределами области взаимной растворимости их компонентов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения металлических гранул, включающем диспергирование расплава пузырями инертного газа и охлаждение продуктов диспергирования, инертный газ пропускают одиночными восходящими пузырями сквозь стационарную ванну расплава а продукты диспергирования улавливают над поверхностью расплава до их -падения в ванну и принудительно отводят в зону охлаждения При этом улавливание и отвод продуктов диспергирования осуществляют созданием локального разрежения над зеркалом ванны. ,,

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно отрафинированный металл, подлежащий распылению, расплавляют в электропечи, заполненной инертным газом высокой чистоты, например гелием, аргоном и т.п.

Через пористые огнеупорные вставки, вмурованные, в донную часть футеровки печи, подают инертный газ в пузырьковом режиме. В гидромеханике пузырьковым режимом считается такой режим движения газа в жидкости,при котором газовые пузыри в процессе своего зарождения, роста, всплнвания и выхода из металла сохраняют свою индивидуальность .

Для разных металлов в связи с существенным различием их физических свойств оптимальные параметры пузыре различны, для каждого конкретного металла (или сплава) их определяют заранее эмпирическим путем (нап ример, для железо-углеродистых сплавов глубина всплывания может быть выбрана -10 см, а размер пузырей не более 1 см) .

Размер гранул, получающихся в результате разрушения пленки, определяется толщиной этой пленки по формуле

d ЗгГ-, где d - размер гранул;

сР - толщина разрушающейся пленки.

В свою очередь, параметр определяется поверхностным натяжением металла, а значит для определения

сплава - температурой этого сплава. В силу данной закономерности,фракци онный состав гранул легко поддается регулированию, его регулируют путем изменения температуры. Так как температурный коэффициент поверхностного натяжения различается для разных металлов и сплавов даже по знаку, то функциональную связь между температурой металла Т и размером гранул (Т) устанавливают заранее, проводя специальное исследование.

Заключительной операцией способа является улавливание продуктов диспергирования над поверхностью расплава до их падения в ванну и принудительный отвод в зону охлаждения.После разрушения пленки диспергированные частицы выносятся поверх потоком газа, который расширяется в результате снятия капиллярного давления послевскрытия пузыря. Чтобы предотвратить возврат частиц в ванну, их отводят из зоны распыления созданием локального разрежения над зеркалом ванны .

Скорость потока отводящего газа устанавливают на 5-10% выше скорости витания частиц. При более низкой скорости газового потока некоторые частицы могут оседать обратно в ванну, так как поле скоростей неравномерно и на отдельных участках скорость потока может оказаться ниже скорости витания наиболее крупных частиц. При очень высокой скорости вЕлдувающего газа ускоряющего процессы массообмена в системе газ-металл и гранулы могут окисляться.

Пример .Способ осуществляют для получения порошка железа ПЖ4К. . Работу проводят на специальной лабораторной установке. Распыляемый метгшл готовят в индукционной печи, питающейся от лампового генератора ЛПЗ-67В Масса металла 3 кг. Гранулы получают путем пропускания инертного газа в пузырьковом режиме через пористую пробку, вмурованную в центр донной части магнезитового тигля. Параметр пузырей следующие:, глубина всплывания 100 мм, средний размер 10 мм. Отбор диспергированного металла осу- : иествляют путем отсоса частиц через алундовую трубу сечением 20 мм. Производительность насоса при этом составляет 20 л/мин. Такая скорость на 5% выше скорости витания наиболее крупных получающихся частиц (500 мкм)

Гранулы, получаемые по предлагаемому способу, имеют совершенную сферическую форму, без пор. На поверхности окислов не обнаружено. Насыпная плотность возрастала до 2,7 г/см, т.е. на 18%.

Полученный порошок в массе имеет более узкий гранулометрический состав и более совериенную форму по сравнениюС порошком, распыляемым . 58 под действием выделяющегося в вакууме водорода, количество годных гранул возрастает с 47% до 90%. Помимо повышения качества гранул предпагаемый способ обеспечивает регулируемость процесса. Можно легко и быстро регулировать как скорость подачи распыляющего газа, так и тем пературу ванны, которая однозначно определяет средний размер частиц: при температуре опыта 1580°С частицы имеют средний размер 300 мкм. Предлагаемый способ может быть ис пользован при получении особо высоко качественного порошка для изготовления деталей ответственного назначения; в целях получения некоторых видов новых сплавов, которые невозможно получить известными методами. Формула изобретения 1. Способ получения металлических гранул, включающий диспергирование 16 расплава пузырями инертного газа и охлаждение продуктов диспергирования. отличающийся тем, что, с целью повыиения качества гранул,достижения регулируемости процесса и получения сплавов за пределами области взаимной растворимости их компонентов, инертный газ пропускают одиночными восходящими пузырями сквозь стационарную ванну расплава, а продукты диспергирования улавливают над поверхностью расплава до их пгщения в ванну и принудительно отводят в зону охлаждения. 2. Способ по п:1, отлич|ающ и и с я тем, что улавливание и отвод продуктов диспергирования осуществляют созданием локального разрежения над зеркёшом ваниы.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР 455801, кл. В 22 О 23/08, 1975. 2. Патент США 3510546, кл. 264-13, 1970.