BR112021003249B1 - Sistemas e métodos para produção contínua de pó de metal atomizado a gás - Google Patents

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Abstract

sistemas e métodos para produção contínua de pó de metal atomizado a gás. a matéria-prima alimentada em um forno elétrico a arco (“eaf”) é fundida em metal líquido aquecido a uma temperatura controlada com impurezas e inclusões removidas como uma camada de escória líquida separada. o metal líquido aquecido é removido do eaf para uma colher de fundição passivamente aquecível em que este é movido para uma estação de refino, onde são colocados em um vaso de retenção de refino aquecido indutivamente e em que a descarbonetação por oxigênio a vácuo é aplicada para remover carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outras impurezas indesejáveis do metal líquido. a colher de fundição e o metal líquido são então transferidos para uma estação de refino/atomizador de gás tendo um vácuo controlado e uma atmosfera inerte em que o metal líquido é vertido a partir de um vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente em uma panela aquecida a uma taxa controlada em que gás inerte de alta pressão é aplicado através de um bocal para criar uma pulverização de gotas de metal formando formas esféricas conforme as gotas que esfriam e caem em um fundo formado na câmara. o pó esférico que contém as gotículas é removido da câmara por meio de peneira e misturadores e, a seguir, classificado por tamanho.

Description

PRIORIDADE DA INVENÇÃO
[001] O presente pedido reivindica prioridade como um pedido de continuação não provisório do Pedido de Patente Provisório US No. de Série 62/721.615, intitulado “SYSTEMS AND METHODS CONTINUOUS PRODUCTION OF GAS ATOMIZED METAL POWDERS”, que foi depositado em 23 de agosto de 2018, e é aqui incorporado por referência.
CAMPO TÉCNICO
[002] As modalidades da presente invenção são geralmente relacionadas a sistemas e métodos para a produção de pós de metal atomizados. Mais particularmente, as modalidades estão relacionadas a sistemas e métodos que permitem a produção contínua de pós de metal atomizados a gás. Além disso, as modalidades estão relacionadas a sistemas e métodos que permitem a produção contínua de pós de metal atomizados a gás úteis como material bruto para fabricação de aditivos, moldagem por injeção de metal (“MIM”) e outros processos de produção que utilizam pó de metal.
FUNDAMENTOS
[003] Pós de metal atomizados a gás são comumente usados na fabricação aditiva (impressão 3D) e nos mercados de MIM. Essas indústrias exigem pós altamente específicos com requisitos exigentes em relação a tamanho, forma e química. Fisicamente, os pós de metal devem ter densidade, tamanho de grão e forma uniformes e controlados. Essas características físicas permitem que os pós fluam livremente e sejam compactados com densidade, minimizando os vazios entre as partículas e que possam formar camadas uniformes quando empilhados. Quimicamente, os pós devem ter características muito controladas. Por exemplo, existem faixas muito específicas para os níveis de níquel (“Ni”), cobalto (“Co”) e carbono (“C”) em aço inoxidável e pós de superligas. Essa química metálica pode ser controlada pelas entradas de material bruto usado para fazer o metal líquido para atomização. Os pós também devem ser muito baixos em gases atmosféricos como oxigênio, nitrogênio e hidrogênio. Esses níveis de gás também são geralmente controlados pelas entradas de material bruto, mas também podem ser controlados por certas etapas de refino, bem como assegurar que uma vez que o metal para atomização esteja em um estado líquido quente, seu contato com a atmosfera ambiente seja minimizado.
[004] O método comercial primário usado para produzir e suprir pós de metal com as características físicas e químicas adequadas para a fabricação de aditivos e mercados de MIM é uma abordagem chamada atomização a gás por indução a vácuo (“VIGA”). Neste processo, um forno de fusão por indução a vácuo é combinado com um atomizador a gás inerte. Os materiais brutos de partida (geralmente barras pré-moldadas da liga apropriada) são fundidas usando indução eletromagnética sob vácuo e/ou em uma atmosfera de gás inerte. Uma vez que uma composição fundida homogênea e a composição química apropriada tenham sido alcançados, o material é derramado em uma panela geralmente inclinando o forno. Uma corrente de metal então flui da parte inferior da panela para o sistema de bocal de atomização, onde é sujeita a alta pressão, gás inerte e é atomizada em gotículas que se solidificam na câmara de atomização e formam pó com uma distribuição de tamanho controlada e forma esférica. As patentes relacionadas com este tipo de produção de pó incluem US4343750, US4272463, US3695795 e US3752611.
[005] Existem certas desvantagens e ineficiências no processo de produção de VIGA. Em primeiro lugar, o processo de produção é ineficiente e lento. Um sistema de VIGA incorpora todas as fases dos processos de produção de pó de metal em uma única unidade. A fusão, o refino e a atomização ocorrem em uma unidade totalmente conectada e vedada. O forno de fusão por indução e a panela são mantidos em uma câmara de vácuo conectada à câmara de atomização. Uma vez que o forno de fusão é vedado dentro da câmara de vácuo, todos os processos devem ser concluídos antes que a câmara possa ser aberta e o forno de indução possa ser recarregado para fundir o próximo aquecimento. Isso significa que a produção de pós de metal é em bateladas e não por meio de um processo contínuo. Uma produção típica de pó de metal pode levar quase quatro horas e pode ser resumida da seguinte forma: 1. Forno de indução de enchimento - 5 minutos 2. Fundição - 60 minutos 3. Refinar - 30 minutos 4. Ajustes de química - 40 minutos 5. Atomizar - 50 minutos (@ 10 kg/min) 6. Mudança da panela - 45 minutos
[006] A etapa 1 do próximo calor de produção não pode começar até que todas as 6 etapas sejam concluídas. Isso significa que a parte de atomização do sistema de VIGA está em uso apenas por cerca de 15-20% do tempo total de operação. Em segundo lugar, como o forno de fusão por indução é vedado dentro da câmara de vácuo, apenas ajustes químicos limitados podem ser feitos. Esta desvantagem limita a flexibilidade e os tipos de material bruto que podem ser usados como matéria prima. Isso significa que a principal material bruto de entrada para um sistema de VIGA são barras de metal pré-moldadas muito próximas da química da liga apropriada desejada para atomização. Um exemplo desta desvantagem que é aparente ao fazer aço inoxidável em pó é o teor de carbono. Os pós de aço inoxidável geralmente requerem níveis de carbono muito baixos. Ter o forno de indução vedado na câmara de vácuo elimina a capacidade de remover o carbono por meio do refino por injeção de oxigênio. Portanto, um material bruto de baixo carbono mais cara deve ser usada. Também não há capacidade de remover inclusões ou elementos deletérios por meio de um processo de escória. “Escória” é um processo em metalurgia pelo qual certas combinações de cal (CaO) e cal dolomítico (CaO-MgO “dololima”) podem ser adicionadas a um forno de fusão para remover impurezas na carga de material bruto, uma vez que o metal é líquido. Essas impurezas podem consistir de carbono como monóxido de carbono gasoso e silício, manganês, fósforo e algum ferro como óxidos líquidos, que se combinam com cal e dolima para formar a escória. No final da operação de fusão, o metal líquido é vazado (derramado) em uma colher de fundição enquanto a escória é normalmente removida através de uma abertura separada, porta ou orifício de vazamento, para que não se misture com o metal líquido que vai para a colher de fundição. O forno de indução vedado em um sistema de VIGA não tem capacidade para carregar formadores de escória de forma adequada, nem espaço ou capacidade para remover a escória separadamente do metal. A falta de um processo de escória novamente restringe os tipos de material bruto que podem ser carregadas no forno de indução.
[007] Em terceiro lugar, porque a fusão no forno de indução ocorre somente após a câmara de vácuo e gás inerte ser vedada, para maximizar a produção de cada calor, o forno de fusão deve ser eficientemente embalado com entradas de metal denso e sólido. Existe, portanto, uma forma e tamanho limitados do material a ser carregado. Além disso, o manuseio e a colocação deste material no forno é outra limitação de tamanho e formato. Em última análise, isso geralmente requer lingotes ou barras pré-moldadas de tamanhos específicos. Essas limitações de material bruto aumentam muito o custo e diminuem a flexibilidade dos materiais brutos disponíveis para carregar um sistema de produção de VIGA. Essas barras devem ser preparadas previamente para que tenham a composição, forma e tamanho desejados. As barras são geralmente produzidas por fornecedores com antecedência usando tecnologias conhecidas de fusão, refino, conformação e solidificação e são vendidas para instalações de atomização como “material bruto”. Os operadores dos fornos VIGA devem, portanto, pagar um prêmio por essas barras e lingotes e estão limitados aos produtos químicos que estão disponíveis nos fornecedores, ao invés de serem capazes de criar os seus próprios.
[008] Certos outros sistemas de produção tentaram melhorar os Sistemas de produção de VIGA para criar um processo de produção mais contínuo e/ou incluir a tecnologia de forno elétrico a arco (EAF). Estes não são amplamente utilizados e apresentam alguns dos seus próprios inconvenientes. Exemplos desses sistemas são descritos nos documentos de patentes JPS54139870, GB2081748 e EP3173499. Nestes sistemas de produção anteriores, o forno de fusão é separado do atomizador e o metal líquido é transferido em uma colher de fundição da estação de fusão para a estação de atomização. As colheres de fundição despejam então o metal líquido no fundo do atomizador através de uma comporta deslizante. O método de derramamento pelo fundo permite que a colher de fundição seja fisicamente conectada à câmara de atomização, de modo que a descarga do metal líquido para o sistema de bocal seja feita em uma atmosfera semicontrolada, limitando, mas não eliminando, a absorção indesejável de oxigênio e outros gases indesejáveis do ambiente ar. Essa absorção de gás tornaria o pó inadequado para a maioria das aplicações atuais de fabricação aditiva ou de MIM.
[009] Uma outra desvantagem dos sistemas de comportas deslizantes é que eles requerem uma certa vazão e quantidade mínima de metal para operar com sucesso. Os fornecedores comerciais de sistemas de porta deslizante para colheres de fundição de metal quente exigem um volume mínimo de 5 toneladas métricas e uma vazão de 200 quilogramas por minuto. Essa vazão é muito maior do que as taxas de fluxo (10 - 20 kgs/min) nas quais as tecnologias de bocal atuais operam para produzir pós de metal apropriados para fabricação aditiva e MIM. Além disso, conforme projetado na técnica atual, qualquer derramamento de metal líquido da ponta das colheres de fundição para um atomizador não seria conduzido em uma câmara de atmosfera controlada, uma vez que os sistemas são projetados para a colher de fundição entregar metal diretamente ao atomizador, submetendo assim o metal a indesejáveis interações de gás com oxigênio e nitrogênio. Essa absorção de gás tornaria o pó inadequado para a maioria das aplicações de fabricação aditiva ou de MIM.
[0010] Um outro problema na técnica atual é gerenciar a perda de calor em colheres de fundição ao transportar o metal líquido da estação de fusão para a estação de atomização e durante o vazamento da colher de fundição para o atomizador. Uma certa temperatura mínima acima de líquido é necessária durante a atomização. Existem duas maneiras de atingir esse mínimo. A primeira é “superaquecer” o metal ao fundir a uma temperatura em um nível acima do líquido o suficiente para permitir algum resfriamento que seria experimentado durante a transferência e vazamento do material. A segunda opção é adicionar calor enquanto o metal está na colher de fundição para manter uma temperatura estável. O superaquecimento não permite flexibilidade no tempo de produção ou atrasos e leva ao risco de congelamento do metal na colher de fundição. O metal superaquecido também tem uma tendência maior de oxidar o material se for exposto ao ar.
[0011] As colheres de fundição aquecidas, por meio de aquecimento resistente, conforme descrito na patente GB2081748, ou por aquecimento por indução, são uma solução melhor; no entanto, desvantagens significativas são projetadas e experimentadas com o uso dessa opção. Além disso, as colheres de fundição aquecidas devem tipicamente ter uma fonte de energia, tal como uma conexão elétrica como na patente GB2081748 e, no caso de aquecimento por indução, geralmente deve incluir resfriamento de água para a bobina de indução. Cada uma dessas conexões precisaria ser transferida com a colher de fundição ou desconectada e reconectada em cada estação. Isso representa um risco e uma ineficiência operacional significativa.
[0012] Na técnica anterior para sistemas de pó de metal, existem certas capacidades de refino. No entanto, em todos os casos, o refino é totalmente concluído no forno de fusão, seja EAF ou indução. A condução de todo o refino no forno de fusão restringe o tipo de refino possível e cria um processo ineficiente. O refino não pode ocorrer ao mesmo tempo que a fusão, o que acontece quando as estações de fusão e refino são separadas. O que é necessário são sistemas e métodos que permitam a produção contínua de pós de metal atomizados a gás que possam superar as deficiências do estado da arte atual.
SUMÁRIO DAS MODALIDADES
[0013] O seguinte resumo é provido para facilitar a compreensão de alguns dos recursos inovadores exclusivos para as modalidades descritas e não se destina a ser uma descrição completa. Uma apreciação completa dos vários aspectos das modalidades pode ser obtida tomando-se todo o relatório descritivo, reivindicações, desenhos e resumo como um todo.
[0014] As modalidades se referem a métodos para a produção contínua de pós de metal atomizados a gás para uso como material bruto para fabricação aditiva, moldagem por injeção de metal (“MIM”) e outros processos de produção que utilizam pó de metal.
[0015] De acordo com uma característica das modalidades, é uma característica prover a produção contínua de pós de metal atomizado a gás, fornecendo sistemas e métodos para receber uma colher de fundição contendo metal fundido de uma estação de refino, em que um processo de descarbonetação por oxigênio a vácuo pode ser aplicado para remover impurezas indesejáveis, inclusões ou gases do metal fundido, em um atomizador a gás com atmosfera controlada, em que um recipiente de retenção do atomizador aquecido indutivamente, que pode conter a colher de fundição aquecível passivamente e o metal fundido por calor, é inclinado dentro do atomizador a gás para derramar o metal fundido em uma panela aquecida a uma taxa controlada, enquanto continua a controlar a temperatura do metal líquido na colher de fundição por aquecimento por indução a partir do recipiente de retenção do atomizador aquecido indutivamente e enquanto simultaneamente aplica gás inerte de alta pressão através de um bocal para a corrente de fundido metal fluindo da panela para produzir um spray de gotículas na câmara de atomização e formando formas esféricas conforme as gotículas resfriam e caem para um fundo formado na câmara de atomização.
[0016] De acordo com uma característica das modalidades, é uma característica prover ainda um processo de produção que envolve a alimentação de uma carga de material bruto de sucata de metal e outros materiais brutos para um forno elétrico a arco (“EAF”), fundindo os materiais brutos em metal líquido na temperatura apropriadamente controlada e removendo certas impurezas e inclusões para uma camada de escória líquida separada, removendo ou fazendo vazar o metal do EAF em uma colher de fundição que tem temperatura controlada por aquecimento por indução, que será referida neste documento como uma “colher de fundição aquecível passivamente”, inclinando o forno e derramando através de um bico ou orifício de vazamento, movendo mecanicamente a colher de fundição aquecível passivamente cheia de metal fundido para uma estação de refino, por meio da qual a colher de fundição é colocada em um recipiente de retenção de refino aquecido por indução, colocando uma tampa vedada na colher de fundição aquecível passivamente, ou toda a estação de refino está contida dentro de um tanque vedado ou recipiente de retenção, e um processo de descarbonetação por oxigênio a vácuo ocorre para remover carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outras impurezas indesejáveis, inclusões ou gases no metal líquido, transferindo mecanicamente a colher de fundição aquecível passivamente do recipiente de retenção de refino aquecido por indução para um recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução em um atomizador a gás, movendo a colher de fundição aquecida por indução recipiente de retenção do atomizador por meio mecânico (por exemplo, um cilindro hidráulico) no vácuo controlado do atomizador a gás e câmara de atmosfera inerte para derramar, controlando a atmosfera na câmara de derramamento quando um recipiente de retenção é entregue usando uma série de travas e selos (por exemplo, portas); inclinar o vaso de retenção do atomizador aquecido por indução dentro do atomizador a gás que também pode incluir uma atmosfera controlada para derramar metal líquido em uma panela aquecida a uma taxa controlada para manter um nível mínimo de metal na panela enquanto continua a controlar a temperatura do metal líquido no colher de fundição aquecível passivamente por aquecimento por indução do recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução, aplicando gás inerte de alta pressão através de um bocal localizado na panela para produzir um spray de gotículas na câmara de atomização e formando formas esféricas conforme as gotículas esfriam e caem em um formato de cone fundo na câmara de atomização, removendo o pó esférico da câmara de atomização e passando por uma série de peneiras e misturadores para classificar o pó esférico por tamanho de partícula.
[0017] De acordo com outra característica, a escória do EAF pode ser removida através de uma abertura separada, porta ou orifício de vazamento, de modo que não se misture com o metal líquido que entra na colher de fundição aquecível passivamente.
[0018] De acordo com outra característica, uma colher de fundição aquecível passivamente pode ser provida que pode ser metálica ou não metálica em construção e pode ser amplamente transparente para comprimentos de onda de radiação eletromagnética de bobinas de aquecimento indutivo permitindo que o metal líquido seja aquecido e agitado enquanto em a colher de fundição aquecível passivamente por indução sem superaquecer a própria colher de fundição aquecível passivamente. Esta característica é importante para o processo, pois pode permitir que o metal líquido progrida através das respectivas etapas de tratamento sem ser exposto ao ar ambiente após o vazamento inicial do EAF até que se torne um pó sólido removido do atomizador.
[0019] De acordo com outra característica, após a etapa de mover a colher de fundição aquecível passivamente cheia de metal fundido para uma estação de refino do EAF, o EAF é preparado para a próxima carga de material bruto e a fusão pode ser reiniciada para o próximo calor de produção de metal líquido.
[0020] De acordo com outra característica, a etapa de mover a colher de fundição aquecível passivamente cheia de metal fundido para uma estação de refino onde a colher de fundição aquecível passivamente é colocada em um recipiente de retenção aquecido passivamente equipado com um dispositivo de aquecimento por indução (por exemplo, bobinas elétricas) adaptadas para aquecer colheres de fundição podem ser realizadas usando um guindaste ou outro mecanismo.
[0021] De acordo com ainda outra característica, uma tampa vedada pode ser colocada na colher de fundição aquecível passivamente ou no recipiente, ou todo o recipiente pode ser movido para um tanque vedado em uma estação de refino, e um processo de descarbonetação por oxigênio a vácuo pode ocorrer para remover carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outras impurezas ou gases indesejáveis no metal líquido. A escória resultante do processo de refino pode ser removida por escuma, colher ou outros métodos.
[0022] De acordo com ainda outra característica, o recipiente de retenção pode ser equipado com um dispositivo de aquecimento por indução adequado para uso com as colheres de fundição aquecíveis passivamente, de acordo com as modalidades.
[0023] De acordo com outra característica, uma camada de escória muito fina pode permanecer na superfície do metal fundido protegendo o metal líquido da atmosfera.
[0024] De acordo com outra característica, após a colher de fundição aquecível passivamente ser transferida da estação de refino para um atomizador a gás onde o pó de metal pode ser produzido, a estação de refino pode então estar pronta para receber outra colher de fundição do EAF.
[0025] De acordo com outra característica, o atomizador pode ter um vácuo controlado e uma câmara de derramamento em atmosfera inerte.
[0026] De acordo com ainda outra característica, o atomizador a gás pode incluir um ou mais recipientes de retenção do atomizador aquecido por indução equipados com dispositivos de aquecimento por indução para aquecer metal através das colheres de fundição aquecíveis passivamente. Um primeiro vaso de retenção do atomizador aquecido por indução pode receber a colher de fundição fora do vácuo controlado e da câmara de atmosfera inerte onde ocorre a atomização e pode ser movido por meios mecânicos (por exemplo, um cilindro hidráulico) para o vácuo controlado e câmara de atmosfera inerte para derramar após um o segundo recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução é removido da câmara, e o primeiro e o segundo recipientes de retenção podem ser colocados alternadamente na câmara, proporcionando assim um fluxo de processamento contínuo.
[0027] De acordo com outra característica, a atmosfera dentro da câmara de atomização pode ser controlada por uma série de travas e lacres (isto é, portas que abrem e selam quando fechadas) enquanto alternam as posições dos recipientes de retenção ou conforme eles estão sendo movidos.
[0028] De acordo com outra característica, o metal líquido pode ser alimentado a partir de um fundo ou abertura da panela como uma corrente de metal controlada no sistema de bocal de atomização.
[0029] De acordo com outra característica, os canais da panela devem ser aquecidos por indução para controlar a temperatura do metal líquido.
[0030] De acordo com outra característica, o primeiro recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução pode ser removido da estação de derramamento e substituído por um segundo recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução após o primeiro recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução ser esvaziado no atomizador. De acordo com outra característica, a panela pode ser configurada para reter metal suficiente para prover tempo para a troca de recipientes de retenção enquanto ainda tem um fluxo contínuo de metal para o sistema de bocal de atomização. O segundo recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução pode conter uma segunda colher de fundição aquecível passivamente cheia de metal líquido da estação de refino preparada antes da conclusão da atomização do metal líquido do primeiro recipiente de retenção. Desta forma, um fluxo contínuo de metal líquido está sempre disponível para atomização porque há sempre um recipiente de retenção despejando, um disponível para receber a próxima colher de fundição aquecível passivamente contendo metal líquido refinado e uma panela com a capacidade de reter metal líquido suficiente para alimentar o sistema de bocal atomizador enquanto os recipientes de retenção são trocados.
[0031] Os aspectos acima mencionados e outros objetivos e vantagens podem agora ser alcançados conforme descrito neste documento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0032] As figuras anexas, nas quais numerais de referência semelhantes se referem a elementos idênticos ou funcionalmente semelhantes ao longo das vistas separadas e que são incorporados e fazem parte do relatório descritivo, ilustram ainda mais as modalidades e, juntamente com a descrição detalhada, servem para explicar as modalidades aqui descritas.
[0033] A FIG. 1 ilustra um sistema de acordo com as características das modalidades; A FIG. 2 ilustra um fluxograma para um processo de acordo com as características das modalidades A FIG. 3 ilustra um fluxograma para um processo de acordo com as características das modalidades; e A FIG. 4 ilustra o fluxograma para um processo de acordo com as características das modalidades.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0034] Os valores e configurações particulares discutidos nos seguintes exemplos não limitativos podem ser variados e são citados apenas para ilustrar uma ou mais modalidades e não se destinam a limitar o seu escopo.
[0035] Modalidades de exemplo serão agora descritas mais completamente a seguir com referência aos desenhos anexos, nos quais modalidades ilustrativas são mostradas. As modalidades descritas podem ser realizadas em muitas formas diferentes e não devem ser interpretadas como limitadas às modalidades aqui estabelecidas; em vez disso, essas modalidades são providas de modo que esta descrição seja minuciosa e completa e transmita totalmente o escopo das modalidades para aqueles versados na técnica. Números semelhantes se referem a elementos semelhantes.
[0036] A terminologia usada neste documento tem a finalidade de descrever modalidades particulares apenas e não se destina a ser limitativa. Tal como aqui utilizado, as formas singulares “um”, “uma” e “o/a” destinam- se a incluir também as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será ainda entendido que os termos “compreende” e/ou “compreendendo”, quando usados nesta especificação, especificam a presença de recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não excluem a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos.
[0037] Ao longo da especificação e reivindicações, os termos podem ter significados diferenciados sugeridos ou implícitos no contexto além de um significado explicitamente declarado. Da mesma forma, a frase “em uma modalidade”, conforme usada neste documento, não se refere necessariamente à mesma modalidade e a frase “em outra modalidade”, conforme usada neste documento, não se refere necessariamente a uma modalidade diferente. Pretende-se, por exemplo, que o assunto reivindicado inclua combinações de modalidades de exemplo no todo ou em parte.
[0038] A menos que definido de outra forma, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) usados neste documento têm o mesmo significado como comumente entendido por alguém versado na técnica. Será ainda entendido que termos, tais como aqueles definidos em dicionários comumente usados, devem ser interpretados como tendo um significado que seja consistente com seu significado no contexto da arte relevante e não serão interpretados em um sentido idealizado ou excessivamente formal, a menos que expressamente assim definido aqui.
[0039] É contemplado que qualquer modalidade discutida nesta especificação pode ser implementada em relação a qualquer método, kit, reagente ou composição da invenção e vice-versa.
[0040] Além disso, as composições da invenção podem ser usadas para alcançar métodos da invenção.
[0041] Será entendido que modalidades particulares aqui descritas são mostradas a título de ilustração e não como limitações da invenção. As características principais desta invenção podem ser empregadas em várias modalidades sem se afastar do escopo da invenção. Os versados na técnica reconhecerão, ou serão capazes de determinar usando não mais do que experimentação de rotina, numerosos equivalentes aos procedimentos específicos aqui descritos. Tais equivalentes são considerados dentro do escopo desta invenção e são cobertos pelas reivindicações.
[0042] O uso da palavra “um” ou “uma” quando usado em conjunto com o termo “compreendendo” nas reivindicações e/ou no relatório descritivo pode significar “um”, mas também é consistente com o significado de “um ou mais”, “Pelo menos um” e “um ou mais de um”. O uso do termo “ou” nas reivindicações é usado para significar “e/ou”, a menos que explicitamente indicado para se referir a alternativas apenas ou as alternativas são mutuamente exclusivas, embora a descrição suporte uma definição que se refere apenas a alternativas e “e/ou”. Ao longo desta aplicação, o termo “cerca de” é usado para indicar que um valor inclui a variação inerente de erro para o dispositivo, o método sendo empregado para determinar o valor ou a variação que existe entre os sujeitos do estudo.
[0043] Conforme usado neste relatório descritivo e na(s) reivindicação(ões), as palavras “compreendendo” (e qualquer forma de compreender, como “compreende” e “compreendem”), “tendo” (e qualquer forma de ter, como “têm” e “tem”), “incluindo” (e qualquer forma de incluir, como “inclui” e “incluem”) ou “contendo” (e qualquer forma de conter, como “contêm” e “contém”) são inclusivos ou abertas e não excluem elementos adicionais não recitados ou etapas do método.
[0044] O termo “ou combinações dos mesmos”, tal como aqui utilizado, se refere a todas as permutações e combinações dos itens listados que precedem o termo. Por exemplo, “A, B, C ou combinações das mesmas” se destina a incluir pelo menos um de: A, B, C, AB, AC, BC ou ABC, e se a ordem for importante em um contexto particular, também BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC ou CAB. Continuando com este exemplo, estão expressamente incluídas as combinações que contêm repetições de um ou mais itens ou termos, como BB, AAA, AB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB e assim por diante. O versado na técnica entenderá que normalmente não há limite para o número de itens ou termos em qualquer combinação, a menos que de outra forma aparente a partir do contexto.
[0045] Todas as composições e/ou métodos descritos e reivindicados neste documento podem ser feitos e executados sem experimentação indevida à luz da presente descrição. Embora as composições e métodos desta invenção tenham sido descritos em termos de modalidades preferidas, será evidente para aqueles versados na técnica que variações podem ser aplicadas às composições e/ou métodos e nas etapas ou na sequência das etapas do método descrito neste documento sem se afastar do conceito, espírito e escopo da invenção. Todos esses substitutos e modificações semelhantes evidentes para os versados na técnica são considerados como estando dentro do espírito, escopo e conceito da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.
[0046] O que agora será descrito são sistemas e métodos para permitir a produção contínua de pós de metal atomizados a gás para uso como material bruto para fabricação de aditivos, moldagem por injeção de metal (“MIM”) e outros processos de produção que utilizam pó de metal. Esta descrição não se destina a limitar o escopo das modalidades, mas é provida para descrever uma modalidade preferida e recursos alternativos das modalidades. Os escopos das modalidades são apresentados nas reivindicações providas neste documento.
[0047] Os objetivos desses novos sistemas e métodos são eliminar as desvantagens associadas às técnicas conhecidas atuais usadas para produzir pó de metal. Especificamente, os sistemas e métodos descritos neste documento podem ser usados para produzir pós de qualidade superior, minimizando a possibilidade de oxidação e outra absorção gasosa que é inerente aos métodos de produção de pó de metal existentes. Isso pode ser realizado através do uso de colheres de fundição não metálicas ou metálicas que podem permitir que o aquecimento por indução de metal ou material bruto ocorra sem aquecer a própria colher de fundição. Essas colheres de fundição são referidas neste documento como “colheres de fundição aquecíveis passivamente”. Isso elimina a necessidade de despejar o metal líquido de um recipiente para outro em qualquer atmosfera não controlada e não inerte.
[0048] Em um primeiro objetivo deste sistema de produção, é preferível separar o processo em três etapas principais de produção, (i) fusão, (ii) refinação e (iii) atomização, e como atividades distintas que ocorrem em paralelo e em série. Isso pode aumentar drasticamente a produção e permite que um fluxo contínuo de metal seja entregue ao bocal atomizador. Também permite maior controle de qualidade, pois os operadores podem intervir em cada etapa de produção, adicionando um grau de controle não disponível atualmente. Em particular, a etapa de refino pode ser mais avançada e flexível quando não apenas forçada a ocorrer no forno de fusão.
[0049] Um segundo objetivo deste método de produção é melhorar a eficiência e o desempenho do sistema de produção de VIGA para pós de metal atomizados a gás. O sistema de VIGA é o principal sistema de produção comercial para pós de metal atomizados a gás, embora seja um processo em batelada ineficiente que gera pó de metal em apenas 15 a 20% do seu tempo de operação, conforme mostrado no gráfico a seguir.
[0050] Em contrapartida, o método de produção proposto pode criar um processo contínuo, conforme mostrado no gráfico a seguir, em que os pós de metal podem ser produzidos 100% do tempo que o sistema que está em operação. Isso pode aumentar drasticamente o rendimento e reduzir os custos operacionais.
[0051] Um terceiro objetivo deste sistema de produção é aumentar a flexibilidade dos materiais brutos que podem ser utilizadas como insumos para a produção de pós metálicos. Os sistemas de produção atuais são amplamente dependentes de barras pré-moldadas da liga desejada de pó metálico. Os processos de produção propostos podem permitir o uso de sucata de metal e outros insumos baratos por causa do derretimento EAF e sistema de Descarbonetação por oxigênio a Vácuo (VOD) para refinar metal fundido. O EAF independente permite o refino de escória e um sistema VOD permite desgaseificação e remoção de inclusões significativamente aprimoradas. O EAF também permite uma maior variedade de formatos e densidade de material bruto do que um forno de indução.
[0052] Um quarto objetivo do sistema de produção é transferir o metal líquido para cada etapa de produção com o máximo controle de temperatura e atmosfera. Os sistemas de VIGA alcançam esses dois objetivos, tendo todas as etapas de produção alojadas em uma única torre de atomização selada e produzindo em lotes não continuamente. Outros esquemas da técnica anterior usam colheres de fundição de vazamento de fundo, em alguns casos expostas à atmosfera e/ou não aquecidas. A absorção de gás e a necessidade de superaquecimento são restrições desses sistemas de colheres de fundição de transferência. Além disso, as colheres de fundição de vazamento de fundo dependem de sistemas de comportas deslizantes que possuem uma vazão mínima inadequada para bocais atomizadores usados para fazer pós para impressão 3D. O sistema de produção proposto pode resolver isso usando uma colher de fundição passivamente aquecível, de construção metálica ou não metálica, que pode ser amplamente transparente aos comprimentos de onda de radiação eletromagnética, permitindo que o metal líquido seja aquecido e agitado enquanto na colher de fundição passivamente aquecível por indução sem superaquecer a própria colher de fundição passivamente aquecível. Esta colher de fundição passivamente aquecível pode ser aquecida por indução nas etapas de refino e atomização. Além disso, a colher de fundição aquecível passivamente pode ser levantada com segurança para dentro e para fora dos recipientes de retenção móveis na unidade de atomização, permitindo o derramamento inclinado na vazão apropriada somente após o recipiente de retenção ter recebido a colher de fundição e ter sido movido para uma câmara de vácuo vedada. O transporte do metal quente do EAF para o VOD e do VOD para o atomizador em uma única colher de fundição elimina a necessidade de vários derramamentos ou vazamentos, aumentando a eficiência, a segurança e a qualidade do produto. O processo de colher de fundição aquecida passivelmente único garante que, após o metal ser refinado de acordo com as especificações químicas e de qualidade apropriadas, ele pode manter essas características durante o processo de formação do pó metálico. Isso fornece todos os benefícios de produtividade e custo desse novo processo, sem sacrificar nenhum dos padrões de qualidade dos processos existentes. As características e vantagens deste novo método para a produção de pós metálicos atomizados a gás podem ser melhor compreendidas ao fazer referência ao fluxograma esquemático e ao sistema ilustrado na FIG. 1
[0053] Com referência à FIG. 1, a primeira etapa nos processos de produção propostos, indicada pela área marcada com o rótulo hexagonal “1”, pode derreter sucata metálica e outras matérias-primas em um EAF 105. Um EAF 105 pode incluir um recipiente revestido de refratário, que pode ser resfriado a água, se necessário, e pode ser coberto por um telhado 102 através do qual um ou mais eletrodos de grafite 107 entram no forno. O EAF 1 05 pode compreender um (i) casco de metal com um fundo curvo 108, (ii) um forro refratário 104, ou lareira, dentro do casco, (iii) e um teto 103 que pode ser forrado de refratário e/ou água resfriado, através do qual um ou mais eletrodos 107 podem passar. Os eletrodos 107 podem ser feitos de grafite e podem ser controlados externamente ao EAF 105 por um sistema de suporte e movimento. A corrente elétrica pode ser alimentada através dos eletrodos 107 para formar um arco com a carga metálica. Este arco pode criar o calor para derreter o metal.
[0054] O EAF 105 pode operar como um processo de fusão em lote, produzindo lotes de aço líquido conhecidos como “calores”. O ciclo operacional EAF pode ser referido como o ciclo de vazamento a vazamento e pode ser composto das seguintes operações: • Preparação de Forno • Carregamento do forno • Fusão de matérias-primas • Refino de metal líquido • Operação de remoção de escória através de uma porta de escória • Vazamento de metal quente através de um bico de vazamento
[0055] Preparação do Forno - A preparação do forno, também chamada de rotação do forno, é o período após a conclusão de um vazamento prévio e até que o forno esteja pronto para carregar a material bruto para o aquecimento seguinte. Durante este período, o comprimento dos eletrodos do forno abaixo das braçadeiras do braço pode ser ajustado e o revestimento refratário do forno pode ser inspecionado para verificar qualquer possível dano refratário. Se necessário, podem ser feitos reparos na lareira, linha de escória, orifício de vazamento e bico. Os reparos no forno podem ser feitos usando refratários injetados ou lançadores de lama.
[0056] Carregamento do Forno - Uma mistura de material bruto principalmente de sucata de metal e outros produtos de rolamentos metálicos pode ser carregada em uma tremonha, onde pode ser pesada com precisão por uma balança de alta precisão, e da tremonha pode ser alimentada no EAF 105 via, por exemplo, um sistema de correia e rampa. A material bruto pode ser adicionada continuamente ao EAF 1 05 enquanto derrete o metal até o estado líquido. A carga de material bruto também pode incluir cal, carbono e outros fluxos, que podem ser carregados como grumos, juntamente com as matérias- primas de metal, ou que podem ser injetados no banho fundido criado pelo metal fundido no EAF 105.
[0057] Fusão - corrente elétrica pode ser alimentada nos eletrodos 107 e um arco pode ser criado com a porção metálica da mistura de material bruto. A temperatura do arco elétrico chega a 3.000 graus centígrados. A temperatura da mistura de material bruto pode ser regulada aumentando ou diminuindo os eletrodos para manter uma entrada de energia constante durante a fusão, mesmo quando a mistura de material bruto é movida. Devido às classes particulares de metal a serem produzidas pelo processo proposto (aços inoxidáveis, aços ferramenta com alto teor de carbono, Inconel, outras ligas de níquel, cromo-cobalto e superligas), o uso de energia química (ou seja, queimadores ou lancetagem de oxigênio) pode ser muito limitado ou pode realmente ser evitado, para a preservação dos metais altamente oxidantes na carga. Uma vez que os materiais brutos finais estão totalmente carregados e fundidas, o EAF 105 pode atingir a condição de “banho riat”. Neste ponto, a temperatura do banho e a amostra podem ser coletadas. A análise da química do banho pode permitir que o operador do forno determine se as correções químicas são necessárias.
[0058] Refino de EAF - as operações de refino de EAF tradicionalmente envolvem a remoção de fósforo, enxofre, alumínio, silício, manganês e carbono. O oxigênio reage com o alumínio, silício e manganês para formar óxidos metálicos, que são componentes da escória. Esses metais tendem a reagir com o oxigênio antes do carbono. Idealmente, o oxigênio não deve ser injetado no EAF 105, portanto, qualquer óxido de ferro (FeO) presente na mistura de material bruto pode ser a fonte de oxigênio, para permitir reações como: Mn + FeO = MnO + Fe
[0059] O banho fundido pode atingir tipicamente temperaturas acima de 1600°C. Para o seguinte processo de atomização a gás, pode ser importante limitar a quantidade de gases dissolvidos no metal líquido. Por exemplo, com nitrogênio no aço, a 1600°C, a solubilidade máxima em ferro puro é de 450 ppm.
[0060] Retirada de escória - uma operação de remoção de escória pode ser realizada, antes do vazamento, para remover a escória da superfície do banho líquido. A escória foi formada pela adição de cal, dololima e outros fundentes que foram adicionados na mistura de material bruto, e essa escória serviu a dois propósitos importantes: limpar o banho de metal de impurezas e manter uma camada de isolamento térmico entre o banho líquido e a atmosfera. Essa escória carrega elementos que não são desejados nas etapas seguintes do processo, de modo que pode ser removida do EAF por meio de uma porta de escória 110. O EAF 105 pode ser inclinado para trás em direção à porta de escória 110, de modo que a escória pode transbordar do EAF 105, para fora da porta 110 para um pote de escória 109 ou aparelho de coleta comparável. A escória pode então resfriar e ser descartada de maneira adequada. Em muitos casos, a escória pode ser usada como agregado ou enchimento de estradas e, portanto, reciclável.
[0061] Vazamento - Uma vez que a composição de metal quente e a temperatura desejadas são alcançadas no forno, um orifício de vazamento formado em um bico de forno 103 pode ser aberto, o forno é inclinado e o metal derrama em uma colher de fundição aquecível passivamente 111 para transferência para a próxima operação indicada pela área marcada com a etiqueta hexagonal “2”. Durante o processo de vazamento, as adições de liga a granel são feitas com base na análise do banho e no grau de aço desejado. Desoxidantes podem ser adicionados para diminuir o teor de oxigênio antes do processamento posterior.
[0062] Conforme mostrado na área marcada com a etiqueta “2” na FIG. 1, a segunda etapa nos processos de produção inclui a transferência de metal líquido 101 na colher de fundição aquecível passivamente 111 antes do transporte para um VOD 120, que é uma estação de refino para refino adicional, desgaseificação e ajustes metalúrgicos do metal líquido 101.
[0063] Transferência de colher de fundição - Uma etapa chave de diferenciação no processo de produção, uma vez que o metal foi submetido ao vazamento do EAF 105 é o tipo de colher de fundição e transferência de material para a estação de refino VOD 120 e, finalmente, para o atomizador 140. Especificamente, as colheres de fundição usadas no processo, sejam metálicas ou não metálicas na construção, podem ser amplamente transparentes aos comprimentos de onda da radiação eletromagnética, permitindo que o metal líquido seja aquecido enquanto na colher de fundição por aquecimento por indução sem superaquecer a própria colher de fundição, assim as colheres de fundição são referidas neste documento como uma “colher de fundição aquecível passivamente” 111. Este tipo de colher de fundição pode ser transferido para as etapas subsequentes do processo sem ter que expor o metal ao ar ambiente.
[0064] As colheres de fundição aquecíveis passivamente 111 podem ser especificamente projetadas para serem facilmente transportadas entre estações de processamento e colocadas em recipientes de retenção aquecidos por indução de espera 117. A colher de fundição aquecível passivamente 111 pode caber nos recipientes de retenção aquecidos por indução 117 como uma luva.
[0065] As colheres de fundição aquecíveis passivamente 111 e os recipientes de retenção aquecidos por indução 117 podem ser concebidos de modo que as colheres de fundição aquecíveis passivamente se encaixem com segurança uma vez colocadas no lugar, no entanto, podem ser facilmente removidas por, por exemplo, um guindaste para transporte. Desta maneira, a temperatura pode ser mantida no metal líquido através do aquecimento por indução das bobinas 118 formadas nos vasos de retenção aquecidos por indução, e o metal líquido não precisa ser derramado da colher de fundição em cada estação de processamento a jusante.
[0066] Refino, desgaseificação e metalurgia secundária - A colher de fundição aquecível passivamente 111 pode transferir o metal líquido contido nela para o VOD 120, que é uma estação de refino. Esta estação de refino pode compreender um recipiente de retenção de refino aquecido por indução 117 projetado para aceitar a colher de fundição aquecível passivamente e prover aquecimento por indução e agitação do metal líquido e um tanque ou cobertura de colher de fundição vedada 122 para formar uma câmara de vácuo. O tanque ou cobertura pode ser projetado com portas 123 para permitir adições de liga ao metal líquido. As duas etapas principais na estação de refino podem ser vistas como: 1. Ajuste final da composição do metal por (i) adição de pequenas quantidades de ferroligas na colher de fundição de metal fundido e, se necessário, (ii) remoção de carbono por injeção de oxigênio sob condições de vácuo, para evitar a oxidação de outros elementos além do carbono (o processo VOD) 2. A remoção de gases dissolvidos, como hidrogênio, oxigênio e nitrogênio pelo processamento do metal fundido por meio de desgaseificação a vácuo, a prática de desgaseificação de tanque pode ser usada (i) para reduzir as concentrações de gases dissolvidos no metal líquido, (ii) para homogeneizar a composição do metal líquido e temperatura do banho e (iii) remover materiais de inclusão de óxido do metal líquido.
[0067] Como mostrado na FIG. 1, na área marcada com a etiqueta hexagonal “3”, a terceira etapa nos processos de produção que é a transferência de metal líquido em uma colher de fundição aquecível passivamente 111 para um dos dois recipientes de retenção do atomizador aquecido por indução 131, 132 e, finalmente, entregar aquele recipiente para o atomizador 140 para processamento para produzir pó de metal.
[0068] Retirada de escória - A primeira operação após o refino e desgaseificação pode ser a eliminação de qualquer resíduo de escória da superfície do banho, que pode ser uma operação manual. Isso pode ser feito com uma colher, rodo ou algum outro processo para remover a escória que flutua na superfície do metal líquido.
[0069] Transferência para o recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução - A colher de fundição aquecível passivamente 111 pode então ser levantada por um guindaste e transferida para a estação do atomizador 140. A estação de atomizador 140 pode ser equipada com dois recipientes de retenção de atomizador aquecidos por indução de inclinação 131, 132. Como a estação de refino, estes recipientes de retenção do atomizador aquecido por indução 131, 132 na estação do atomizador 140 podem ser projetados de modo que a colher de fundição aquecível passivamente 111 se encaixe com segurança em uma luva. O calor pode ser mantido no metal fundido por aquecimento por indução produzido pelas bobinas 118, como discutido anteriormente. O recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução 131, por exemplo, pode receber a colher de fundição aquecível passivamente 111 fora do vácuo controlado e da câmara de atmosfera inerte 141 da estação de atomizador 140 onde ocorre a atomização. O recipiente de retenção do atomizador aquecido indutivamente 131 pode ser movido por um dispositivo mecânico, tal como um mecanismo hidráulico 143 para o vácuo controlado e a câmara de atmosfera inerte 141 e, em seguida, para a posição na estação de derramamento 154, onde pode eventualmente ser derramado em uma panela 150. A atmosfera dentro da câmara de atomização 140 pode ser controlada por uma série de fechaduras e válvulas, geralmente representadas como portas 148, operáveis para criar aberturas nas paredes do vácuo controlado de uma câmara de atmosfera inerte 141, enquanto o recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução 131 é colocado em seu lugar. Essas portas 148 também podem permitir que a atmosfera na estação de derramamento 154 seja mantida enquanto o recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução 131, quando não em uso, recebe uma nova colher de fundição aquecível passivamente 111 de metal quente e enquanto os recipientes de retenção são trocados perto da panela 150 em uma posição de derramamento para liberar metal líquido na panela 150.
[0070] Conforme mostrado na FIG. 1, na área marcada com a etiqueta hexagonal “4”, a quarta etapa dos processos de produção é a atomização do metal líquido em pó. A estação de atomizador 140 pode ser composta por duas seções primárias: uma câmara superior composta por duas áreas de recepção 151, 152 cada para receber respectivos vasos de retenção de atomizador aquecido por indução, 131, 132 e uma central vedada, gás inerte e estação de derramamento de atmosfera de vácuo 154. Os vasos de retenção do atomizador aquecido por indução 131, 132 de dentro das áreas de recepção podem ser entregues à estação de derramamento 154 através das portas 148, que podem compor um sistema de travas e vedações conforme descrito anteriormente, para manter a atmosfera controlada na estação de derramamento 154. A estação de derramamento 154 pode ser onde o metal líquido de um dos vasos de retenção do atomizador aquecido por indução 131, 132 por vez é inclinado e fornece uma corrente controlada de metal quente das colheres de fundição aquecíveis passivamente 111 para uma panela aquecida por indução 150. Esta panela 150 pode, então, distribuir metal para o bocal de atomização 155 localizado na câmara de atomização vedada inferior 157. A câmara de atomização vedada inferior 157 pode ser um cilindro vertical com uma seção inferior cônica removível 156 permitindo fácil limpeza antes de uma mudança no tipo de pó.
[0071] Depois de receber uma colher de fundição aquecível passivamente 111 da estação de refino 120 e ser colocado no lugar na estação de derramamento 154, um recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução 131 pode então ser inclinado para derramar metal líquido em uma panela aquecida 150 a uma taxa controlada para manter um nível mínimo de metal na panela 150. Durante o derramamento, a temperatura do metal líquido na colher de fundição 111 pode continuar a ser controlada por aquecimento por indução, conforme descrito anteriormente. O metal líquido da panela 150 pode ser provido como uma corrente de metal controlada no bocal de atomização 155. A panela 150 também pode ser aquecido por indução para controlar a temperatura do metal líquido. Gás inerte de alta pressão pode ser aplicado no bocal de atomização 155, o que cria um spray de gotículas que se formam em pó de metal atomizado 150 na câmara de atomização 157 que formam formas esféricas conforme resfriam e caem para o fundo em forma de cone 156 da câmara de atomização 157. Quando o recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução 131 está vazio, ele pode ser removido da estação de derramamento e substituído por outro recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução 132. A panela 150 pode conter metal suficiente para prover tempo para a comutação dos vasos de retenção do atomizador aquecido por indução 131,132, embora ainda tenha um fluxo controlado e contínuo de metal para o bocal de atomização 155. Subsequentemente, o recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução carregado 132 pode também conter uma segunda colher de fundição aquecida passivamente 112 preenchida com metal líquido da estação de refino VOD 120 preparada antes da conclusão da atomização do metal líquido do primeiro recipiente de retenção do atomizador aquecido por indução (anterior) 131. Desse modo, um fluxo contínuo de metal líquido está sempre disponível para atomização, porque sempre pode haver um recipiente para derramar e outro disponível para receber a próxima colher de fundição de metal líquido refinado. O pó esférico 159 pode ser removido do fundo (por exemplo, fundo em forma de cone 156) da câmara de atomização em um funil de descarga 158, onde pode então ser processado através de uma série de peneiras e misturadores para classificar o produto por tamanho de partícula.
[0072] Com referência à FIG. 2, um fluxograma ilustra um método de acordo com as características das modalidades. No Bloco 210, o diagrama ilustra uma etapa de recebimento de uma colher de fundição aquecível passivamente 111 contendo metal fundido da estação de refino 120, em que um processo de descarbonetação por oxigênio a vácuo foi aplicado para remover impurezas indesejáveis, inclusões ou gases do metal fundido, em uma estação atomizadora a gás com atmosfera controlada 140, em que um recipiente de retenção de atomizador aquecido indutivamente 131 contém a colher de fundição aquecível passivamente 111 e o metal fundido contido nela e é inclinado dentro do atomizador a gás para derramar o metal fundido em uma panela aquecida 150 a uma taxa controlada enquanto continua a controlar a temperatura do metal líquido na colher de fundição 111 por aquecimento por indução e, ao mesmo tempo, aplicar gás inerte de alta pressão através de um bocal à corrente de metal fundido fluindo para fora da panela 150 para produzir um spray de gotículas em uma câmara de atomização 157 e formando formas esféricas conforme as gotículas resfriam e caem para um fundo formado na câmara de atomização 157. Então, como mostrado no Bloco 215, é mostrada uma etapa de remoção da colher de fundição aquecível passivamente 111 uma vez esvaziada do metal fundido e repetição do processo para colheres de fundição aquecíveis passivamente subsequentes 112 contendo metal fundido e recebidas pela estação atomizadora a gás com atmosfera controlada 140 para processamento.
[0073] Com referência à FIG. 3, é ilustrado outro fluxograma de acordo com as características das modalidades. O bloco 310 ilustra uma etapa de uso de uma colher de fundição 111 para remover metal líquido aquecido fundido derramado nela a partir de um EAF 105. Então, como mostrado no Bloco 315, a colher de fundição aquecível passivamente 111 cheia de metal fundido é movida do EAF 105 para uma estação de refino 120, onde a colher de fundição aquecível passivamente é colocada em um recipiente de retenção de refino aquecido indutivamente 117 e um processo de descarbonetação por oxigênio a vácuo é aplicado para remover impurezas indesejáveis, inclusões ou gases do metal fundido. No Bloco 320, a colher de fundição aquecível passivamente 111 e o metal fundido contido nelas são transferidos da estação de refino 120 para uma estação atomizadora a gás com atmosfera controlada 140, em que um atomizador aquecido indutivamente segurando um vaso 131 incluindo a colher de fundição 111 e o metal fundido contido nela são inclinados para derramar o metal fundido em um panela aquecida 150 a uma taxa controlada, enquanto continua a controlar a temperatura do metal líquido na colher de fundição aquecível passivamente 111 por aquecimento por indução do recipiente de retenção do atomizador indutivamente aquecido 131 e enquanto aplica gás inerte de alta pressão através de um bocal 155 acoplou a panela 150 para produzir um spray de gotículas na câmara de atomização 157 e formando formas esféricas conforme as gotículas resfriam e caem para um fundo formado na câmara de atomização 157. Então, como mostrado no Bloco 325, é ilustrada uma etapa de remoção do pó esférico 159 da câmara de atomização 157 para a tremonha de descarga 158, que será usada para entregar o pó esférico para classificação por tamanho de partícula através de uma série de peneiras e misturadores.
[0074] Com referência à FIG. 4, outro fluxograma é ilustrado de acordo com as características das modalidades. Com referência ao Bloco 410, uma primeira etapa é mostrada de alimentação de material bruto compreendendo metal em um forno elétrico a arco (“EAF”) 105. Então, como mostrado no Bloco 415, os materiais brutos são fundidos em metal líquido aquecido a uma temperatura controlada e as impurezas e inclusões são removidas como uma camada de escória líquida separada. Então, como mostrado no Bloco 420, o metal líquido aquecido é removido do EAF 105 para uma colher de fundição aquecível passivamente 111 inclinando o EAF 105 e derramando o metal líquido através de pelo menos um de um bico ou orifício de vazamento 103 formado no EAF 105. No Bloco 425, uma etapa de mover a colher de fundição aquecível passivamente 111 cheia de metal fundido 101 para uma estação de refino 120 em que a colher de fundição aquecível passivamente 111 é colocada em um primeiro recipiente de retenção aquecido 117 é mostrado. Em seguida, no Bloco 430, um. Então, no Bloco 435, a colher de fundição aquecível passivamente 111 é transferida do recipiente de retenção aquecido 117 na estação de refino 120 para um primeiro recipiente de retenção 131 perto da área de recepção 141 da estação atomizadora a gás 140. No Bloco 440, a colher de fundição 111 é então transferida do recipiente de retenção aquecido 117 na estação de refino 120 para um primeiro recipiente de retenção 131 na área de recepção 141 da estação atomizadora a gás 140. No Bloco 445, o primeiro recipiente de retenção 131 é inclinado dentro da estação atomizadora a gás 140 para derramar metal líquido em uma panela aquecida 150 a uma taxa controlada para manter um nível mínimo de metal na panela 150, enquanto continua a controlar a temperatura do metal líquido na colher de fundição aquecível passivamente 111 por aquecimento por indução. No Bloco 450, o gás inerte de alta pressão é aplicado através de um bocal 155 no ou abaixo da panela 150 para produzir um spray de gotículas na câmara de atomização 157 e formar formas esféricas de pó 159 conforme as gotículas esfriam e caem para um fundo em forma de cone 156 formado na câmara de atomização 157. Então, como mostrado no Bloco 455, o pó esférico 159 pode ser removido da câmara de atomização 157 para o funil de descarga 158, usado para entregar o pó a uma série de peneiras e misturadores para classificar o pó esférico por tamanho de partícula.
[0075] Será apreciado que variações das características do que é descrito acima e outras características e funções, ou alternativas das mesmas, podem ser desejavelmente combinadas em muitos outros sistemas ou aplicações diferentes. Além disso, deve ser entendido que várias alternativas, modificações, variações ou melhorias presentemente não antecipadas ou não previstas podem ser subsequentemente feitas por aqueles versados na técnica, que também se destinam a ser abrangidas pelas seguintes reivindicações.

Claims (17)

1. Método para produção de pós de metal atomizado, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) alimentar matérias-primas compreendendo metal em um forno elétrico a arco; b-1) fundir as matérias-primas em metal fundido a uma temperatura controlada; b-2) remover impurezas e inclusões como uma camada de escória líquida separada que se forma no topo do metal fundido dentro do forno elétrico a arco; c) remover o metal fundido do forno elétrico a arco em uma colher de fundição passivamente aquecível, inclinando o forno elétrico a arco e vertendo o metal líquido através de pelo menos um de um bico ou orifício de vazamento formado no forno elétrico a arco; d) mover a colher de fundição passivamente aquecível cheia de metal fundido para um vaso de retenção de refino aquecido indutivamente, em que o vaso de retenção de refino aquecido indutivamente é configurado para gerar um primeiro campo eletromagnético e produzir indutivamente calor dentro do vaso de retenção de refino aquecido indutivamente e ainda aquecer o metal fundido dentro da colher de fundição passivamente aquecível para, desse modo, manter o metal fundido em um estado líquido; e) mover o vaso de retenção de refino aquecido indutivamente através de uma estação de refino e aplicar um processo de descarbonetação por oxigênio a vácuo para remover impurezas, inclusões ou gases indesejáveis do metal líquido, enquanto se controla a temperatura do metal fundido com o primeiro campo eletromagnético por aquecimento indutivo do metal fundido mantido dentro da colher de fundição passivamente aquecível e agitação do metal fundido; f) mover a colher de fundição passivamente aquecível do vaso de retenção de refino aquecido indutivamente para um vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente localizado perto de uma primeira área de recepção de um atomizador de gás, em que o vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente é configurado para gerar um segundo campo eletromagnético e assim produzir calor indutivamente dentro do vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente através da colher de fundição passivamente aquecível para, assim, manter o metal fundido em um estado líquido; g) mover o vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente por um meio mecânico contendo a colher de fundição passivelmente aquecível através de pelo menos uma porta de controle de atmosfera para o atomizador de gás, enquanto se controla a temperatura do metal líquido dentro da colher de fundição aplicando continuamente o segundo campo eletromagnético para o vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente para aquecer indutivamente o metal fundido mantido pela colher de fundição passivamente aquecível, em que o atomizador de gás aloja uma câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte; h) inclinar o vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente dentro do atomizador de gás para verter o metal fundido da colher de fundição passivamente aquecível através da câmara de atmosfera inerte e vácuo controlado e em uma panela que está localizada na câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte dentro do atomizador de gás, em que o vertimento do metal fundido é feito a uma taxa controlada para manter um nível mínimo de metal fundido na panela enquanto se continua a controlar a temperatura do metal líquido aplicando o segundo campo eletromagnético através da colher de fundição passivamente aquecível ao metal fundido; i) aplicar gás inerte de alta pressão através de um bocal para uma corrente de metal líquido que escoa da panela para uma câmara de atomização para produzir uma pulverização de gotículas na câmara de atomização e formar formas esféricas conforme as gotículas esfriam e caem em um fundo em forma de cone formado na câmara de atomização; e j) remover o pó esférico da câmara de atomização através de um funil de descarga.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de escória líquida separada é removida do forno elétrico a arco antes da etapa c) de remoção do metal fundido do forno elétrico a arco em uma colher de fundição passivamente aquecível inclinando o forno elétrico a arco em direção a uma porta de escória e permitindo que a escória líquida separada seja vertida do forno elétrico a arco para um recipiente de escória.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a colher de fundição passivamente aquecível é amplamente transparente a comprimentos de onda de radiação eletromagnética, permitindo assim que o metal líquido contido nela seja aquecido por energia eletromagnética sem superaquecer a própria colher de fundição passivamente aquecível.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o metal fundido também é aquecido na panela por meio de um campo eletromagnético.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pó esférico é removido da câmara de atomização e entregue a uma série de peneiras e misturadores para classificar o pó esférico como um produto por tamanho de partícula.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as inclusões de impurezas indesejáveis e gases incluem pelo menos um dentre carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estação de refino é um sistema de descarbonetação por oxigênio a vácuo.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de: k) remover a colher de fundição passivamente aquecível do vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente dentro do atomizador de gás e retornar a colher de fundição passivamente aquecível para o forno elétrico a arco para repetir as etapas (a) a (i); e l) receber uma colher de fundição passivamente aquecível subsequente em um segundo vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente localizado dentro do atomizador de gás após a colher de fundição passivamente aquecível subsequente ter passado e ter concluído as etapas c) a e) no lugar da colher de fundição passivamente aquecível subsequente e repetir as etapas (g) a (i); m) transferir a colher de fundição passivamente aquecível subsequente do vaso de retenção de refino aquecido indutivamente na estação de refino para uma cavidade de um vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente subsequente localizado perto de uma primeira área de recepção do atomizador de gás, em que o vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente subsequente é também configurado para gerar um campo eletromagnético e, assim, produzir indutivamente calor dentro da cavidade do vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente subsequente através da colher de fundição passivamente aquecível subsequente para, desse modo, manter o metal fundido em um estado líquido; n) mover o vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente subsequente por um meio mecânico através da série de portas de controle de atmosfera para o atomizador de gás e próximo a uma câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte, enquanto se controla a temperatura do metal líquido aplicando continuamente o campo eletromagnético para indutivamente aquecer o metal fundido mantido pela colher de fundição passivamente aquecível subsequente; o) inclinar um vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente subsequente contendo uma colher de fundição passivamente aquecível subsequente contendo metal fundido dentro do atomizador de gás para verter o metal fundido da colher de fundição passivamente aquecível subsequente através da câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte e na panela localizada na câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte, em que a colher de fundição subsequente passivamente aquecível previamente completou as etapas de transferência da colher de fundição passivamente aquecível subsequente do vaso de retenção de refino aquecido indutivamente na estação de refino para uma cavidade do vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente subsequente localizado perto da área de recepção e uma segunda área de recepção do atomizador de gás, o vaso de retenção subsequente também configurado para gerar um campo eletromagnético e, desse modo, produzir calor indutivo dentro de uma cavidade do vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente subsequente através da colher de fundição passivamente aquecível subsequente para assim manter o metal fundido em um estado líquido, e mover o vaso de retenção do atomizador aquecido indutivamente subsequente por um meio mecânico subsequente através de pelo menos porta de controle de atmosfera para o atomizador de gás e próximo à câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte, enquanto se controla a temperatura do metal fundido aplicando continuamente um campo eletromagnético do vaso de retenção de atomizador aquecido indutivamente subsequente para aquecer indutivamente o metal fundido mantido pela colher de fundição passivamente aquecível subsequente, e em que o vertimento do metal fundido da colher de fundição passivamente aquecível subsequente é feito a uma taxa controlada para manter um mínimo nível de metal fundido na panela enquanto se continua a controlar a temperatura do metal líquido aplicando o campo eletromagnético através da colher de fundição passivamente aquecível ao metal fundido; p) aplicar gás inerte de alta pressão através de um bocal para uma corrente de metal líquido que escoa da panela para a câmara de atomização para produzir uma pulverização de gotículas na câmara de atomização e formar formas esféricas conforme as gotículas esfriam e caem em um fundo em forma de cone formado na câmara de atomização; e q) remover o pó esférico da câmara de atomização através de um funil de descarga.
9. Método para produção contínua de pós de metal atomizado, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) alimentar matérias-primas compreendendo metal em um forno elétrico a arco; b) fundir as matérias-primas em metal fundido a uma temperatura suficiente para remover impurezas e inclusões como uma camada de escória líquida separada que se forma no topo do metal fundido dentro do forno elétrico a arco; c) remover o metal fundido do forno elétrico a arco em uma primeira colher de fundição passivamente aquecível, inclinando o forno elétrico a arco e vertendo o metal líquido através de pelo menos um de um bico ou orifício de vazamento formado no forno elétrico a arco; d) mover a primeira colher de fundição passivamente aquecível cheia de metal fundido pelo espaço aberto para um primeiro vaso de retenção de refino aquecido indutivamente, em que o primeiro vaso de retenção de refino aquecido indutivamente é configurado para gerar um campo eletromagnético e produzir indutivamente calor dentro do primeiro vaso de retenção de refino aquecido indutivamente e ainda aquecer o metal fundido dentro da primeira colher de fundição passivamente aquecível para, desse modo, manter o metal fundido em um estado líquido; e) criar um vácuo controlado ou uma atmosfera inerte dentro do primeiro vaso de retenção de refino aquecido indutivamente para remover impurezas, inclusões ou gases indesejáveis do metal líquido, enquanto se controla a temperatura do metal fundido com o campo eletromagnético por aquecimento indutivo do metal fundido mantido dentro da primeira colher de fundição passivamente aquecível; f) repetir as etapas (a) a (e) para preparar uma segunda colher de fundição passivamente aquecível contendo metal fundido; g) liberar o vácuo controlado ou a atmosfera inerte dentro do vaso de retenção de refino aquecido indutivamente e mover a primeira colher de fundição passivamente aquecível do primeiro vaso de retenção de refino aquecido indutivamente pelo espaço aberto para uma estação de atomizador tendo uma câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte e incluindo uma panela aquecida no mesmo, a câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte provendo acesso à câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte através de uma primeira porta de uma primeira área de recepção e através de uma segunda porta de uma segunda área de recepção; h) transferir a segunda colher de fundição passivamente aquecível do segundo vaso de retenção de refino aquecido indutivamente na estação de refino para a estação de atomizador; i) inclinar o primeiro vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente localizado na primeira área de recepção e transportar a primeira colher de fundição passivamente aquecível contendo metal fundido através da primeira porta e através da câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte em direção à panela aquecida para verter o metal fundido da primeira colher de fundição passivamente aquecível contida no primeiro vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente e localizada na primeira área de recepção através da primeira porta e para dentro da panela aquecida a uma taxa controlada para manter um nível mínimo de metal na panela aquecida enquanto se continua a controlar a temperatura do metal fundido na primeira colher de fundição passivamente aquecível aplicando um campo eletromagnético capaz de aquecer indutivamente o metal fundido dentro da primeira colher de fundição passivamente aquecível a partir do primeiro vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente e aquecendo o metal fundido entrando na panela aquecida; j) aplicar gás inerte de alta pressão através de um bocal acoplado à panela aquecida a uma corrente de metal líquido provida pela primeira colher de fundição passivamente aquecível e escoar para fora da panela aquecida para produzir uma pulverização de gotículas na câmara de atomização e formando formas esféricas à medida que as gotículas resfriam e caindo para um fundo em forma de cone formado na câmara de atomização; k) inclinar o segundo vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente localizado na segunda área de recepção e transportar a segunda colher de fundição passivamente aquecível contendo metal fundido através da segunda porta e através da câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte em direção à panela aquecida para verter o metal fundido da segunda colher de fundição passivamente aquecível contida no segundo vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente e localizada na segunda área de recepção através da segunda porta e para dentro da panela aquecida a uma taxa controlada para manter um nível mínimo de metal na panela aquecida enquanto se continua a controlar a temperatura do metal fundido na segunda colher de fundição passivamente aquecível pela aplicação de um campo eletromagnético capaz de aquecer indutivamente o metal fundido dentro da segunda colher de fundição passivamente aquecível e aquecendo o metal fundido que entra na panela aquecida, em que a inclinação do segundo vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente ocorre após o primeiro vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente completar seu vertimento de metal fundido na panela aquecida; e l) ) aplicar gás inerte de alta pressão através do bocal para uma corrente de metal líquido provida pela segunda colher de fundição passivamente aquecível e que escoa para fora da panela aquecida para produzir uma pulverização de gotículas na câmara de atomização e formando formas esféricas conforme as gotículas esfriam e caem para o fundo em forma de cone formado na câmara de atomização; em que a primeira e a segunda colheres de fundição aquecíveis indutivamente são amplamente transparentes a comprimentos de onda de radiação eletromagnética de modo que o metal fundido possa ser aquecido enquanto nas primeira e segunda colheres de fundição aquecíveis passivamente por um campo eletromagnético de cada um dos respectivos primeiro e segundo vasos de retenção de atomização aquecidos indutivamente sem superaquecer a primeira e a segunda colheres de fundição aquecíveis passivamente.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de: remover o pó esférico da câmara de atomização para classificação por tamanho de partícula.
11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de: remover o pó esférico da câmara de atomização e processar através de peneiras e misturadores para classificar o pó esférico por tamanho de partícula.
12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as funções do primeiro e do segundo vasos de retenção de atomização aquecidos indutivamente são alternadas para colheres de fundição aquecidas passivamente subsequentes recebidas e em processamento pela estação de atomizador.
13. Sistema para produção de pós de metal atomizado, caracterizado pelo fato de que compreende: uma estação de atomizador tendo uma câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte e incluindo uma panela aquecida na mesma, a câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte provendo acesso à panela aquecida para pelo menos um vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente através de pelo menos uma porta de pelo menos uma área de recepção; e pelo menos uma colher de fundição passivamente aquecível configurada para conter metal líquido, em que a pelo menos uma colher de fundição passivamente aquecível é amplamente transparente a comprimentos de onda de radiação eletromagnética, de modo que o metal líquido contido pela pelo menos uma colher de fundição passivamente aquecível possa ser aquecido enquanto contido na colher de fundição passivamente aquecível por um campo eletromagnético provido por pelo menos um vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente sem superaquecer a própria pelo menos uma colher de fundição passivamente aquecível, em que o metal fundido provido a partir da pelo menos uma colher de fundição passivamente aquecível é processado na panela aquecida à medida que é vertido da pelo menos uma colher de fundição passivamente aquecível por operação do pelo menos um vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente na câmara de vácuo controlado e inerte através da pelo menos uma porta; e um bocal localizado na panela aquecida, o bocal configurado para aplicar gás inerte de alta pressão a uma corrente de metal fundido que escoa para fora da panela aquecida para a câmara de atomização para produzir uma pulverização de gotículas na câmara de atomização e formar formas esféricas em pó atomizado conforme as gotículas resfriam e caem em um fundo em forma de cone formado na câmara de atomização; e um funil de descarga adaptado para permitir a remoção do pó atomizado da câmara de atomização.
14. Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um forno elétrico a arco adaptado mecanicamente para fundir a matéria-prima em metal líquido e incluindo pelo menos um de um orifício ou bico para remover metal líquido aquecido produzido a partir da matéria-prima para a pelo menos uma colher de fundição passivamente aquecível pelo movimento de inclinação do forno elétrico a arco; e uma estação de refino incluindo um VOD e um vaso de retenção de refino aquecido indutivamente em que a colher de fundição passivamente aquecível é colocada durante o refino, em que um processo de descarbonetação por oxigênio a vácuo é realizado para remover impurezas, incluindo pelo menos um de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outro, inclusões ou gases indesejáveis do metal líquido, em que o vaso de retenção de refino aquecido indutivamente é provido de bobinas elétricas para gerar um campo eletromagnético dentro do vaso de retenção de refino aquecido indutivamente; em que a pelo menos uma colher de fundição passivamente aquecível se move entre o forno elétrico a arco e a estação de refino, e então se move entre a estação de refino e a estação de atomizador; e em que o metal fundido é transportado na pelo menos uma colher de fundição passivamente aquecível após processamento pelo forno elétrico a arco e durante o processamento pela estação de refino antes de ser processado pela estação de atomizador.
15. Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sistema de descarga configurado para remover o pó atomizado usando hardware de classificação.
16. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a estação de atomizador compreende adicionalmente um segundo vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente tendo acesso por meio de uma segunda porta através de uma segunda área de recepção associada a uma estação de atomizador para a panela aquecida, em que o metal líquido contido dentro de uma segunda colher de fundição passivamente aquecível pode ser vertido subsequentemente a um vertimento anterior por pelo menos um vaso de retenção de atomização aquecido indutivamente e o bocal localizado na saída da panela aquecida aplica gás inerte de alta pressão a uma corrente de metal fundido que escoa para fora da saída da panela aquecida para a câmara de atomização para produzir uma pulverização de gotículas na câmara de atomização e formar formas esféricas em pó atomizado conforme as gotículas resfriam e caem em um fundo em forma de cone formado na câmara de atomização.
17. Método para produzir pó de metal, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) formar metal fundido; b) transferir o metal fundido a uma colher de fundição; c) mover a colher de fundição a um vaso de retenção, em que o vaso de retenção é aquecido para manter uma temperatura desejável do metal dentro da colher de fundição; d) criar um vácuo controlado ou atmosfera inerte dentro do vaso de retenção, com a colher de fundição nele alojada, para remover impurezas do metal dentro da colher de fundição; e) remover o vácuo controlado ou a atmosfera inerte dentro do vaso de retenção e mover a colher de fundição do vaso de retenção; f) mover a colher de fundição pelo espaço aberto a um atomizador de gás; g) transferir o metal da colher de fundição para uma panela dentro do atomizador de gás, em que a panela está localizada dentro de uma câmara de vácuo controlado e atmosfera inerte confinada dentro do atomizador de gás; e h) fluir o metal da panela para formar pó de metal em formato esférico.
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