Устройство для получения металлического порошка

(1 И ИТЕТ СССРЙ И ОТНРЬПЮ ОСУДАРСТВЕННЫЙ ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Государствещ ый научно исследоватеи проектный институт редкометаллическоймышленттостн н Ленинградский мехаиическин,(56) 1. Патент США У 3009205, кл, 264-12,1961,2. Патент Японии У 53-1кл. В 22 Р 23/08, 197 и 6391,ЧИНИ 4) (57) УСПОИСПЮ ДЛЯ ПОЛУ МБТАЛЛИтВСКОГО ПОЮШКА, вклю бочую камеру, патрубок для подаузел диспергировання, содержащий насадок для боковой подачи газа, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения дисперс. ро- .ности полученного пороапса, сокращения расхо. асу- да газа и уменьшения габаритов рабочей каме янн. ры нри одновременном увеличении производи. Плот- тельности процесса, узел диспергировання снабжен по крайней мере одной газожидкостной форсункон, выполненной в виде сопла, патрульский бок для подачи расплава снабжен насадком, . про. выполненным нлоскнм по вертикали и размещенным под углом 10-30 о к оси насадка для подачи газа, причем последний выполнен в ви.де сверхзвукового щелевого сойла, плоскогоо горизонтали н расположенного под углом 1-15 к горизонтальной оси камеры, а нижняя кром. Е ка насадка для подачи расплава удалена по горизонтали от среза сопла для подачи газа на расстояние 0,3-2 двины щели,. сопла и по вер. тикали на расстояние 0,2-1 длины щели,при этом отношение длины щели сопла для подачи га- Ф сплава: за к ширине щели насадки для подачи расплаваИзобретение относится к порошковойметаллургии, в частности, к получению порош.ка распылением расплавленных металлов исплавов.Известно устройство для получения металлического порошка, включанщее рабочую камеру,теплоизолированные емкость и патрубок длявертикальной подачи расплава в рабочую камеру, насадок и сопла для подачи газа 13.Однако устройство характеризуется ловы.шенным расходом газа, а также значительнымигабаритами раоочей камеры,Наиболее близким к изобетению по технической сущности и достигаемому результатуявляется устройство для получения металлического порошка, включающее рабочую камеру,патрубок для подачи расплава и узел дисперги.ровация, соцержаций насадок для боковой подачи газа. При этом устройство снабжено дополнительным распыливаюшим элементом - враща.ющимся диском 21,Недостатками этого устройства являются циз.кая дисперсность полученного порошка, высокий расход газа и значительные габариты рабо.чей камеры при низкой производительностипроцесса,Цель изобретения - повышение дисперснос.ти полученного порошка, сокращение расходагаза и у 1 аецьшение габаритов рабочей камерыпри одновременном увеличении производительности процесса.Для достижения указанной цели в устройстве для получения металлического порошка,включающем рабочую камеру, патрубок дляподачи расплава и узел диспергирования, содержащий насадок для боковой подачи газа,узел диспергирования снабжен по крайней ме.ре одной газожидкостной форсуцкой, выполненной в виде сопла, патрубок для подачирасплава снабжен насадком, выполненнымплоским по вертикали и размещенным подуглом 10-30 К оси насадка для подачи газа,причем последний выполнен в виде сверхзвукового щелевого сопла, плоского по горизонтали и расположенного под утлом 1-15 о к горизонтальной оси камеры, а нижняя кромканасадка для подачи расплава удалена по горизонтали от среза сопла для подачи газа нарасстояние 0,3 - 2 длины щели сопла и по вертикали на расстояние 0,2 - 1 длины щели, приэтом отношение длины щели сопла для подачигаза к ширине щели насадка для подачи расплава составляет 4-10.На фиг, 1 показана принципиальная схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2 - сече.ние А-А на фиг, 1,Устройство для получения порошка включает горизонтальную рабочую камеру 1, натру.бок 2 с насадком 3 для подачи расплава, узелдиспергировация, включающий насадок 4 для боковой подачи газа, выполненный в виде сверхзвукового щелевого сопла, плоского по горизонтали, и газожидкостцую форсуцку 5. При этом насадок 3 выполнен плоским по вертикали, а цприна его щели Ь . Ширина щели насадка 4 1 с, а длина - . Насадок 4 установлен под углом 1.15 к горизонтальной осиокамеры 1, а насадок 3 под утлом 10-30 к 10 оси насадка 4. Устройство работает следующим образом.Через сверхзвуковое щелевое сопло насадка 4 полают газ, содержащий поперечную струю, Через жидкостную форсунку 5, выполненную также в виде сверхзвукового сопла, подают газ, а в закритическую часть сопла подают охлаждающую инертную жидкость. При взаи. модействии жидкости со сверхзвуковым потоком газа обеспечивается дробление жидкости, а о 2 разующийся аэрозоль создает в горизон 15 20 тальцой камере 1 область разлета аэрозоля. Через патрубок 2 и насадок 3, кромка кото. рого удалена от кромки насадка 4 на расстояние 8 = (0,3-2) , полают расплав металла.При взаимодействии расплава с поперечной струей газа происходит дробление расплава ца мелкие капли, которые дополнительно охлаждаются аэрозолем в камере 1. В резуль. тате этого образуется мелкодисперсный поро 1 цок с прокристаллиэовавшимися частицами. 25 30 подачи жидкости к оси бокового насадка дляОподачи газа равен 20, т. е. реализуются энти. мальные рекомендованные режимы. В этом случае достигается высокая степень диспергации расплава, отсутствуют крупные жидкие частицы и ликвидировано их попадание на стенки камеры, Частицы с размером 0,02- 0,04 мм составляют больше 9 Остальные меньше 0,3 мм. 50 55 П р и м е р 2, Относительная скоростьтечения газа в области дробления равна1,2 скорости звука (для воздуха примерно330 м/с), относительное давление подачи га. Порошки получают на крупномасштабноймодельной установке с горизонтальной камерой размерами 1,5 х 2 х 5 м.В качестве исходного материала использу.ют расплав, полученный хлорированием медноникелевого сырья в смеси с хлористым натрием, имеющий температуру плавления 450.620 С. Диспергирующий газ - воздух, жидкий хладагент - вода.П р и м е р 1. Относительное давлениеподачи газа равно 7, относительная скоростьгаза равна 1,3 скорости звука, избыточное давление подачи газа на газожидкостцой форсункесоставляет 2 10 н/м, угол наклона боковогоо 45насадка для подачи газа равен 10, уголнаклона оси выходного сечения насадка для( за равно 5, Угол наклона выходного сече-ния насадка для подачи расплава к оси на. садка для подачи газа равен 90 о. В этих условиях диспергацня существенно ограничена по длине, а в области взаимодействия 5 струй наблюдается интенсивное разбрызгива. нне крупных капель, которые не успевают кристаллизоваться н вжидком виде попада. ют на стенки камеры, включая торцовую стенку, Такие режимы работы не допустимы. оП р и м е р 3. Относительная скорость течения газа в области дробления равна 1,2 скорости звука, относительное давление подачи газа, равно 5. Угол наклона насадка для подачи расплава равен 30 Насадокдля боковой пода чи газа выполнен в виде симметричного сопла, для которого скорость истечения газа сосгавля. ет 1,2 скорости звука.При этих параметрах в области дробления расплава поперечной газовой струей наблюдается 20 разбрызгивание крупных капель, которые попадают на стенки рабочей камеры в жидком виде, что приводит к нежелательному налипанию на стенки камеры. Поэтому применение насадка, выполненного в виде осесимметричного сопла 25 для боковой подачи газа, оказывается недопустимым.П р и м е р 4. Насадок для подачи газа выполнен в виде осесимметричного сопла, относительное давление подачи газа равно 5, относительная скорость газа в области дробленния составляет 1,3. Угол наклона осн выходного сечения насадка для подачи расплава к оси на. садка для подачи газа равен 90 н их удаление друг от друга 6 = 5 мм, В этих условияхЪ 35 при дроблении расплава наблюдается образование крупных капель, которые попадают на стенки рабочей камеры в жидком виде, что недопустимо. Такой режим дутья с размером 0,3недопустим.П р и м е р 5, Насадок для подачи газа выполнен в виде осесимметричного сопла, относительное давление подачи газа равно 5, относительная скорость газа в области дробления составляет 1,3. Угол наклона оси выходного сечения насадка для подачи расплава к оси насадка для подачч газа равен 90 н их удалениеодруг от друга= 100 мм, В этом режиме наблюдается разбрызгивание крупных капель расплава во все стороны, которые попадают на50 стенки рабочей камеры в жидком виде, что недопустимо. Такой режим дутья с размером2недопустим.Включение в узел диспергирования, ло край. ней мере, одной газожидкостной форсунки,с подачей инертнбго жидкого охладителя обеспе. чивает кристаллизацию всех диспергнрованных частиц для любых высокотемпературных расплавов и исключает налипание расплава на 4стенки камеры при уменьшении поперечных размеров рабочей камеры.Выполнение форсунки в виде сверхзвукового сопла обеспечивает подачу жидкого охладителя в закритическую часть с получением мельчайшего газожидкостного аэрозоля, рас.пространяющегося с в осокой скоростью н значительные расстояния,. Это приводит к эффективному охлаждению диспергированных частиц во всем объеме рабочеи камеры,Снабжение патрубка для подачи расплава насадком, выполненным плоским по вертикали и наклоненным под углом 10-30 к оси насадка для подачи газа обеспечивает требуемые для получения мельчайших частиц условия встречи струй, ликвидирует образование и разлет крупных капель. Нижний предел обусловлен тем, что при углах меньше 1 О набегающий газовый поток может обтекать насадок. Это приводит к охлаждению расплава, увеличивает его вязкость и затрудняет диснергирование, что может привести к застыванию расплава в патрубке.Верхний предел в 30 обусловлен тем, что прн больших углах встречи струй при дроблении расплава образуются крупные капли, ко. торые не успевают закристаллизоваться эа время полета в камере и налипают на ее стенки, Вместе с тем, в диапазоне 10-30 за счет эжекционных свойств газовой струи осуществляется подсос струи расплава, что улучшает усло. вия диснергирования за счет ускорения потока расплава и в связи с уменьшением времени движения по тракту.ЪСнабжение насадка для подачи газа щелевым соплом, плоским по горизонтали, существенно. улучшает процесс дробления расплава и разлета диспергированных частиц но сравнению с соплами иной конфигурации.Наклон оси сопла к горизонтальной оси камеры позволяет улучшить процесс и предохранить свод нли днище камеры от возможного попадания отдельных жидких частиц.Угол в 10-30 о обусловлен тем, что при большем наклоне оси сопла к линии горизонта факел распыла может касаться пода или свода камеры, вызывая их дополнительный перегрев н разрушение, а прн меньшем не достигается необходимая полнота днспергирования расплава. Нижний предел (0,3 длины шелн соплапо горизонтали и 0,2 по вертикали) удалениякромки насадка для подачи расплава от срезасопла обусловлен появлением в т 1 роцесседиспергации крупных капель, попадающих иаторцовую стенку камеры н сопло, что недопустимо,Верхний предел (2 длины щели сопла ногоризонтали и 1 по вертикали) соответствует1018807 е.Р Составитель И, Киянский Техред Е.Харитончик, орректор А. Дзятко Редактор Н, БобкоЗаказ 3600/12ВНИ Тираж 813ИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж.35, Раушская наб одписное ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная 5точке соударений струй, по крайней мере,звуковой скорости течения газа, что являетсяйепременным условием полного диспергировання расплава,Таким образом, применение предлагаемогоустройства позволяет получать мелкодислерсныепорошки с размером частиц основной массы 6материала, равным 0,02 - 0,04 мм, прн одновременном улучшении основных показателейпроцесса по сравнению с существующими устройствами (сокращение расхода газа в 2.3 раза,уменьшение размеров рабочей камеры в 1,54,0 раза с одновременным увеличением производительности процесса в 1,5.2,0 раза).