Устройство для быстрого охлаждения металлических частиц

(5114 В 22 Г 9/ ТЕНИ СССР 1982. с. 51 ХЛАЖ ласт з.п, ф-лы, 1 ению ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Московский институт сталсплавов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЫСТРОГОДЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится кметаллургии, а именно к полу быстроохлажденных частиц металлических сплавов. Целью изобретения является повышение прочностных свойствсплавов вследствие увеличения скорости охлаждения при кристаллизацииметаллических частиц, На отвакуумированный и заполненный теплоносителем центробежный диск поступает расплав. Под охлаждающим элементом внутри диска расположен пористый слой,который впитывает теплоноситель, который растекается по всей поверхностохлаждающего элемента. При нагревеохлаждающего элемента и испарениитеплоносителя пористый слой обеспечивает его замкнутую циркуляцию.3В качестве теплоносителей для различных режимов работы устройства могут быть применены; вода для интервала температур 80 - 120 С; ацетон 40 - 70 С; дихлорфторметан О - 20 С; трихлорфторметан 10 - 40 С, дихлордифторме тан(-40 )- (-20)С,Изобретение относится к металлуреии, а именно к получению быстроохажденных частиц металлических сплавов.5Целью изобретения является повьг ение прочностных свойств сплавов следствие Увеличения скорости охлажения при кристаллизации металличесх частиц. 10 На чертеже представлено устройствобыстрого охлаждения металличесих частиц, общий вид.Устройство содержит охлаждающий элемент 1, корпус 2, крышку 3, втул ку 4, которые соединены герметично. Устройство устанавливается на валу привода 5. Симметрично в корпусе 2ч расположены уравновешенные вакуумныи вентиль 6 и клапан давления 7. На внутренней поверхности охлаждающего элемента расположен слой пористого материала 8. С внешней стороны крьппки 3 расположены радиаторы охлаждения 9. 25 Устройство для быстрого охлаждения металлических частиц работает следующим образом.Через вентиль 6 производится вакуумирование полости устройства и напуск требуемого количества теплоносителя 10, Через вал 5 устройство приводится во вращение с нужной для работы скоростью. При вращении уст ройства под действием центробежной силы теплоноситель 10 перемещается по наклонной стенке корпуса 2 и достигает внутренней поверхности охлаждающего элемента 1 и пропитывает слой 40 пористого материала 8, Под действием капиллярных сил теплоноситель 10 растекается по всей поверхности охлаждающего элемента 1. При попаданиин расплавленного металла на охлаждающии 45 элемент 1 происходит значительный.перегрев последнего и температура его внутренней поверхности становится больше, чем температура кипения теплоносителя 10. Теппоноситель 10 испаряется и отбирает тепло от рабочей поверхности охлаждающего элемента 1, Под действием центробежной силы на место испарившегося поступает новая партия теплоносителя. Пары теплоно 55 сителя конденсируются при соприкосновении с крышкой 3, температура которой ниже температуры конденсации теплоносителя. При этом тепло, выделившееся при конденсации паров теплоносителя, отбирается крышкой 3, аобразовавшийся идкий теплоносительпод действием центробежной силы вновьпоступает к охлаждающему элементу 1,Устройство предназначено для работы установок получения быстроохлажденных частиц, в которых применяетсявогнутый охлаждающий элемент с угломконусности от 0 (плоский диск) до180 (внутренняя поверхность цилиндра). В этом случае для обеспеченияподъема теплоносителя и в соответствии с формой охлаждающего элементаугол конусности внутренней стенкиокорпуса принимается 10 - 172, так кактогда зона скопления теплоносителявблизи охлаждающего элемента имеетминимальный объем и обеспечиваетсясвободный отвод паров теплоносителяиз зоны испарения.Температура на рабочей поверхностиохлаждающего элемента поддерживаетсяна требуемом уровне и определяетсятемпературой кипения теплоносителя,которая в свою очередь зависит от состава последнего и от давления в полости устройства. Давление регулируется количеством теплоносителя и интенсивностью теплоотвода от крышки.Выбор теплоносителя по температуре его кипения и мощности теплопередачи зависит от необходимой температуры рабочей поверхности охлаждающегоэлемента, его толщины и теплопроводности,Вторичное охлаждение через крышкуможет быть осуществлено путем переда.чи на нее холодной воды, газа илидругого расходуемого охлаждающеговещества, которое омывает радиаторы,повьппающие интенсивность теплоотвода. Скорости охлаждения для образов толщиной 20 - 40 мкм в зависимости от угла наклона охлаждающей поверхности р для предлагаемого устройства и прототипа приведены в таблице.Устройство Угол кон усности,ьо Предложенное Прототип 1-2 10 К/с 0 2-4 10 К/с 90 3-5 10 К/с 2-3 10 К/с10180 6-8 10 К/с 3-4 10 К/с 15 Приведены значения угла при верши не охлаждающего элемента и соответствующие значения углов наклона стенки корпуса и средние значения повышения механических свойств образцов, получаемых их быстроохлажденных час 50 ТИЦ в 6 Ь, Е1 5-18 19-2155 90 90 22-25 170 180 Устройство может быть примененопри различных способах получения быстроохлажденных частиц. Максимальная скорость охлаждения достигается в случае конусности охлаждающего элемента 0 (внутренняя поверхность цилиндра). Однако при этом возникают сложности с подачей расплава на охлаждающую поверхность и отводом твердого металла с нее, что приводит к снижению производительности устройства. Высокая производительность обеспечивается в случае углов конусности, обеспечивающих сброс металла с охлаждающей поверхности, но при этом снижается скорость охлаждения металла.При получении быстроохлажденных частиц иэ различных сплавов выбирается оптимальный вариант сочетания производительности и скорости охлаждения и, следовательно, угол наклона 35 охлаждающей поверхности. В устройстве важно соотношение углов конусности охлаждающей поверхности (р) и корпусаЫ(Ы):= ---- , обеспечивающее 400,9беспрепятственный подвод теплоносителя к охлаждающей поверхности. При работе устройства расплав подается в виде тонкой струи диаметром 1-2 мм из раздаточной емкости, в которойсоздано избыточное давление инертного газа 0,3-0,5 атм. под уг" лом 90 к охлаждающей поверхности. Линейная скорость охлаждающей поверхности в точке касания ее струей расплава составляет 20-40 м/с, что достигается при частоте вращения охлаждающего элемента 3000-5000 об/мин. Высота охлаждающего элемента 200 мм; диаметр 300 мм.Устройство по сравнению с прототипом позволяет повысить прочностные свойства сплавов на 15-253, Это достигается поддержанием температуры охлаждающего элемента на уровне 20- 25 С за счет испарения промежуточноого теплоносителя с низкой температурой кипения, При этом скорость охлаж" дения частиц толщиной 20 мкм возрастает с 10 до 5 10 К/с,Простота устройства позволяет значительно снизить затраты на его изготовление и эксплуатацию.Формула изобретения1. Устройство для быстрого охлаждения металлических частиц, содержащее корпус, конусный охлаждающий элемент и крышку, соединенные герметично и установленные на валу вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения прочностных свойств сплавов вследствие увеличения скорости охлаждения при кристаллизации металлических частиц, внутренняя поверхность корпуса выполнена конусной с углом конусности Ы, равным 10 - 172 , конусность охлаждающего элементаопределяют по формулеа( -100.92, Устройство по п. 1 о т л и ч аю щ е е с я тем, что крьппка выполнена из материала более теплопроводного, чем корпус и внутренняя втулка.3, Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что крьппка с внешней стороны имеет радиаторы охлаждения.4. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что внутренняя поверхность охлаждающего элемента выполнена из пористого материала.