Способ получения металлических порошков из расплавов

(51)5 В 22 Р 9/ ИСАНИЕ И РЕ ЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ИЗ РАСПЛАВОВ(57) Изобретение относится к порошковойметаллургии, а именно к производству меИзобретение относится к порошковойметаллургии, а именно к способам получения металлических порошков распылением расплава металла водой высокого давления.Цель изобретения - повышение дисперсности порошка.На чертеже изображена установка распыления, поясняющая схему реализации способа.Установка содержит промежуточнуюемкость 1, верхний отсек 3 камеры распыления, форсунку 4, камеру 5 осаждения порошка, ниппель 6, отсек 7, донную часть 8, затвор 9, приемник 10, трубопровод 11, вентиль 12 и распределитель 13.Установка работает следующим образом.Расплав струей 2 попадает в промежуточную емкость 1, в которой струя расплава распадается на пряди и капли. Динамичеталлических порошков методом распыления струи расплава водой высокого давления. Цель изобретения - повышение дисперсности порошка, Струя расплава дробится высокоскоростным кольцевым потоком воды высокого давления. На участке свободного падения струи расплава за счет эффектирующего действия потока воды создается пониженное по сравнению с атмосферным давление. Подачей защитного газа в зону свободного падения струи давление в этой зоне поддерживается в интервале 0,060,09 МПа. За счет нарушения сплошности струи местами под действием разрежения повышается эффективность дробления и увеличивается дисперсность получаемого порошка. 1 ил,ское вакуумирование реализуется за счет разрежения над форсункой 4, выполняю-щей роль, кроме водяного распыления, насоса для создания вакуума в отсеке 3. Установление необходимого разрежения в отсеке 3 осуществляется подачей газообразного азота через вентиль 12 в отсек 3. Пряди и капли расплава, достигая зоны воз действия водяного потока 14, диспергиру- (Л ются на мягкие капли, кристаллизующиеся в виде образований существенно-неравновесной формы при движении газо-металлопароводяной пульпы через нижний отсек 7 камеры распыления к донной части 8 камеры 5 осаждения порошка,Таким образом порошок, проходя через атвор 9, оседает на дне приемника 10, Пар частично нейтральный газ релаксируютдо ормального давления в камере 5 осаждения, сбрасывая избыточное давление черезниппель 6,Для регулировки степени ваккумирования объема отсека 3 по трубопроводу 11через вентиль 12 и распылитель 13 подаютнейтральный газ с регулируемым расходом,Физическая сущность предлагаемогоспособа состоит в следующем.Высокотемпературный сплошной потокводы из кольцевого сопла форсунки 4 засчет силы вязкого трения, определяемой егоскоростью и вязкостью газа, увлекает газ вобьем отсека 7 и далее в камеру 5 осаждения.За счет этой инжекции в верхнем отсеке3 камеры распыления создается разрежение, Остаточное давление в верхнем отсекекамеры распыленияРвак = Ро - Ь Р,где Ро - давление в камере осаждения, МПа.За счет того, что давление газа над промежуточной емкостью Р, а в камере 3 Р --ЬР, струя расплава стремится в вакуумированный объем, где распадается на пряди икапли как за счет "вскипания" растворенных газов, так и за счет особенности движения потоков газа при динамическомвакуумировании (указана пунктирнымистрелками в камере 3),Распад струи на более тонкие пряди ифрагменты расплава позволяет в нижнемотсеке камеры при их встрече с потокомводы высокого давления эффективно продолжить диспергирование, которое облегчается из-за воздействия паровой рубашкиуже на более тонкие объекты, за счет неустойчивости которых происходит распадна тонкие капельки с их последующей кристаллизацией,В известных способах водяному потокучерез паровую прослойку затруднены эффективная деформация первоначальнойструи и проникновение энергоносителя в еетолщу на большую глубину при взаимодействии.В зависимости от величины Ь Р стоитдисперсность порошка; естественно "вакуумный" разрыв струи на более мелкие фрагменты обеспечивается более глубокимвакуумированием.П р и м е р, Проведена серия экспериментов по распылению жидких металлов наустановке УВ Р.Исследуемые материалы: быстрорежущие стали Р 6 М 5 К 5, Р 7 М 2 ФЗ; сплавы на основе марганца системы Мп-М-Мо-Ее.Масса плавки 40 кг. Выплавка - в открытой индукционной печи. Диаметр сливногоотверстия промежуточной емкости 10 мм.Диаметр кольцевой щели форсунки 54 мм,ширина щели сопла 0,6 мм, угол атаки 26,давление распыления для сталей 10 МПа,для сплавов на основе марганца - 6,5 МПа,Зона свободного падения струи распла 5 ва между дном промежуточной емкости икорпусом форсунки изолирована от внешней среды цилиндром с уплотнениями. Вцилиндр организована симметричная подача азота с целью регулировки остаточного10 давления. Базовая конструкция исключаетприменение этого цилиндра и реализуютстандартную схему распыления,Дисперсность порошка после обезвоживания и сушки определяют ситовым ме 15 тодом,Первая серия плавок проведена по базовой технологии, оеализующей свободныйдоступ газа в зону струи металла, Температура расплавов Р 6 М 5 К 5 перед распылением20 1650 С, а сплава системы Мп-М-Мо-Ре1550 С, Давление в зоне струи и в камерераспыления 0,10 МПа, Визуальные наблюдения показывают сплошность струи расплава до соударения с потоками воды25 высокого давления.Вторая серия плавок проведена при вариации остаточных давлений в зоне цилиндра в диапазоне остаточных давлений0,10 - 0,05 МПа для стали Р 6 М 5 К 5. Остаточ 30 ное давление замеряют мановакуумметром,связанным через цилиндрическую стенку сзоной падения струи. Визуально через смотровое окно наблюдают распад струи на пряди в зоне свободного падения, причем тем35 в большей степени, чем ниже остаточноедавление.Третья серия экспериментов проведенапосле промывки установки на сталиР 7 М 2 Ф 6 по аналогичным режимам,40 Четвертая серия плавок и распыленийпосле промывки установки проведена длясплавов на основе Мп,В пятой серии плавок используют аварийный режим, связанный с подбором ме 45 талла в промежуточной емкости ибарботированием газа через расплав, приведший к замораживанию расплавов в металлоприемнике.Для испытанных трех составов характе 50 рен распад струи на пряди в зоне свободного падения в диапазоне остаточныхдавлений 0,09 - 0,05 МПа и заметное измельчение порошка при снижении остаточногодавления.55 В процессе проведения "холостых" испытаний без подачи струи расплава во всехрежимах наблюдается визуально черезсмотровое окно нарушение сплошностипленки воды, Однако это не приводит к аварийным ситуациям Эффект нарушенияТираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 сплошности пленки наблюдается и в базовом способе: фактически струю расплава дробит не пленка воды, на поток множества полидисперсных капель пленки воды, распадающейся у выхода из сопла со щелью 0,6 мм.Формула изобретения Способ получения металлических порошков из расплавов в среде защитного газа путем распыления свободно падающей струи расплава высокоскоростным кольцевым потоком воды высокого давления с поддержанием в зоне свободного падения струи давления газа ниже атмосферного, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения дисперсности порошка, давление защитного газа в зоне свободного падения струи расплава поддерживают в интервале 0,06 - 0,09 МПа.