DE102020134364A1 - A novel, tightly coupled aerosol nozzle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Herstellung von Vakuuminduktions-Gaszerstäubungs-Metallpulver und bietet eine neuartige, geschlossene Gaszerstäubungsdüse (Close-Coupled Gaszerstäubungsdüse), die für die Herstellung von Gaszerstäubungsmetallpulver geeignet ist. Die Erfindung kombiniert einen starken Saugunterdruck im praktischen Produktionsprozess und nutzt die geschlossene Gaszerstäubungsdüse für das Sprühen einer Stahlschmelze aus einem Großvolumen-Tundish und garantiert für Gaszerstäubungsmetallpulver notwendige Schlüsselfaktoren: Überschallluftgeschwindigkeit, Winkel und Luft-Flüssigkeit-Verhältnis usw..Die geschlossene Gaszerstäubungsdüse der Erfindung besteht aus einem Lufteinlasskanal, einer Luftkammer, einem kreisförmigen Nahtdüsenrohr eines ersten Luftauslasskanals und mehreren ringförmigen Lochstrukturen eines zweiten Luftauslasskanals und einem mittleren Führungskanal. Die Luftkammer verbindet den Lufteinlasskanal gleichzeitig mit dem ersten und dem zweiten Luftauslasskanal. Im Vergleich zu dem ersten Luftauslasskanal befindet sich der zweite Luftauslasskanal näher dem Lufteinlasskanal der Düse.Die geschlossene Gaszerstäubungsdüse mit zwei Luftkanälen gemäß der Erfindung ist für ein anti-verklumpendes Metallzerstäuben in Großvolumen-Tundish geeignet und kann für ultrafeines kugelförmiges Metallpulver eingesetzt werden.The invention relates to the field of vacuum induction gas atomizing metal powder manufacture and provides a novel, closed-coupled gas atomizing nozzle suitable for the manufacture of gas atomizing metal powder. The invention combines a strong suction negative pressure in the practical production process and uses the closed gas atomization nozzle for spraying molten steel from a large-volume tundish and guarantees key factors necessary for gas atomization metal powder: supersonic air speed, angle and air-liquid ratio, etc. an air inlet duct, an air chamber, a circular seam nozzle tube of a first air outlet duct and a plurality of annular hole structures of a second air outlet duct and a central guide duct. The air chamber connects the air inlet duct to the first and second air outlet ducts at the same time. Compared to the first air outlet channel, the second air outlet channel is closer to the air inlet channel of the nozzle. The closed gas atomizing nozzle with two air channels according to the invention is suitable for anti-clumping metal atomization in large volume tundish and can be used for ultra-fine spherical metal powder.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Herstellung für Gaszerstäubungspulver, und insbesondere eine geschlossene Gaszerstäubungsdüse (Close-Coupled Gaszerstäubungsdüse) zur Herstellung von ultrafeinen kugelförmigen Pulvern in einem Großvolumen-Tundish.The invention relates to the field of gas atomization powder manufacturing, and more particularly to a closed-coupled gas atomizing nozzle for manufacturing ultra-fine spherical powders in a large volume tundish.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Mit der Entwicklung der 3D-Drucktechnik nimmt der Bedarf an ultrafeinen kugelförmigen Pulvern zu. Das Herstellungsverfahren für die Vakuum-Induktion-Gaszerstäubungspulver ist ein effizientes Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Metallpulvern, wobei eine geschlossene Gaszerstäubungsdüse als Kernteil Schlüsselfaktoren beispielsweise Korn- und Kugelgrößen usw. entscheidet.With the development of 3D printing technology, the need for ultra-fine spherical powders is increasing. The manufacturing method for vacuum induction gas atomizing powder is an efficient method for manufacturing spherical metal powders, with a closed gas atomizing nozzle as the core part deciding key factors such as grain and ball sizes, etc.

Zurzeit sind die Düsen für Pulverherstellung meistens Freifalldüsen und geschlossene Gaszerstäubungsdüsen. Obwohl die Freifalldüse eine einfache Struktur aufweist und die Freifalldüse eine Stahlschmelze in großem Tundish kippen und zerstäuben kann, ist ihre Zerstäubungseffizienz gering und sind die hergestellten Pulver relativ grob. Deshalb ist sie nicht geeignet für die Herstellung von feinen Pulvern in einem Großvolumen-Tundish.At the moment the nozzles for powder production are mostly free-fall nozzles and closed gas atomization nozzles. Although the free-fall nozzle has a simple structure and the free-fall nozzle can tip and atomize molten steel in a large tundish, its atomizing efficiency is low and the powders produced are relatively coarse. Therefore, it is not suitable for making fine powders in a large volume tundish.

Im praktischen Herstellungsprozess der Gaszerstäubungspulver ist es schwierig zu erreichen, dass durch Erhöhung der Luftgeschwindigkeit eines Düsenaustritts ein feines Pulver hergestellt werden kann. Deshalb wird in meisten Herstellungsverfahren feiner Pulver die Abströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Tundish von einem Boden eines Führungsrohrs mittels angemessener Feststellung eines Sprühwinkels vom Luftstrahl verlangsamt, um eine relative Geschwindigkeit zwischen Luft und Flüssigkeit und ein Luft-Flüssigkeit-Verhältnis zu erhöhen und das Ziel, feine Pulver zu herstellen, zu erreichen. Diese Verfahren sind jedoch im Allgemeinen nur für kleine Tundishe mit einer relativ kleinen Pulversprühmenge geeignet. Für große Tundishe mit einer großen Pulversprühmenge kommt es häufig vor, dass in den Führungsrohren mit der Verlängerung der Sprühzeit ein Verklumpen und schließlich eine Verstopfung auftreten kann. Deshalb ist es von dringender und wichtiger praktischer Bedeutung, eine Düse zu entwickeln, die für Herstellung der Gaszerstäubungspulver in einem Großvolumen-Tundish geeignet ist, um eine stärkere Saugkraft für eine Stahlschmelze im Führungsrohr zu ermöglichen, ein Luft-Flüssigkeit-Verhältnis bei der Zerstäubung zu garantieren und eine Wechselwirkung zwischen der Luft und einer Flüssigkeit zu verstärken, wodurch die Stahlschmelze ausreichend zerstäubt werden kann.In the practical manufacturing process of atomizing gas powders, it is difficult to achieve that a fine powder can be manufactured by increasing the air velocity of a nozzle outlet. Therefore, in most manufacturing processes of fine powders, the flowing speed of the liquid in the tundish from a bottom of a guide pipe is slowed down by appropriately detecting a spray angle of the air jet in order to increase an air-liquid relative speed and an air-liquid ratio, and the aim of making fine To make powder, to achieve. However, these methods are generally only suitable for small tundishe with a relatively small amount of powder spray. For large tundishe with a large amount of powder sprayed, it often happens that as the spraying time increases, clumping and eventually clogging can occur in the guide tubes. Therefore, it is of urgent and important practical importance to develop a nozzle which is suitable for producing the gas atomizing powders in a large volume tundish in order to enable a stronger suction force for a molten steel in the guide tube, an air-liquid ratio in atomization guarantee and to strengthen an interaction between the air and a liquid, whereby the molten steel can be sufficiently atomized.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Gaszerstäubungsdüse zur Herstellung von ultrafeinen kugelförmigen Pulvern in einem Großvolumen-Tundish zu bieten. Mit der Düse kann eine Stahlschmelze aus einem Führungsrohr schnell laufen und eine Verstopfung verhindert werden. Ein Luft-Flüssigkeit-Verhältnis bei der Zerstäubung wird gleichzeitig garantiert und eine Wechselwirkung zwischen der Luft und einer Flüssigkeit wird verstärkt, um feine Pulver über lange Zeit stabil und effizient herzustellen.The object of the present invention is to provide a gas atomization nozzle for the production of ultra-fine spherical powders in a large volume tundish. With the nozzle, molten steel can run quickly out of a guide tube and clogging can be prevented. An air-liquid ratio in atomization is guaranteed at the same time, and an interaction between the air and a liquid is strengthened to produce fine powders stably and efficiently over a long period of time.

Die geschlossene Gaszerstäubungsdüse ist in der Erfindung so ausgeführt:The closed gas atomization nozzle is designed in the invention as follows:

Eine geschlossene Gaszerstäubungsdüse umfassend einen Düsenkörper und ein Führungsrohr, dadurch gekennzeichnet, dass:

  • der Düsenkörper als Ringkörper ausgebildet ist, dessen Innenring-Hohlraum als Führungskanal für ein Anordnen des Führungsrohrs ausgebildet ist, dass eine ringförmige Luftkammer innerhalb des Düsenkörpers und mindestens ein Lufteinlasskanal in dem Düsenkörper ausgebildet ist, wobei ein Ende des Lufteinlasskanals an einer Seitenwand des Düsenkörpers geöffnet ist und ein anderes Ende an einer ringförmigen Luftkammerwand geöffnet ist, so dass die ringförmige Luftkammer mit einer Außenseite des Düsenkörper verbunden ist, und dass an einem Unterteil der ringförmigen Luftkammer im Düsenkörper sind mindestens ein erster Luftauslasskanal und ein zweiter Luftauslasskanal ausgebildet sind, wobei ein Ende des ersten Luftauslasskanals an einem Düsenkörperunterteil geöffnet und ein anderes Ende an der ringförmigen Luftkammerwand geöffnet ist, so dass die ringförmige Luftkammer mit der Außenteil des Düsenkörpers verbunden ist, wobei ein Ende des zweiten Luftauslasskanals an dem Düsenkörperunterteil geöffnet und ein anderes Ende an der ringförmigen Luftkammerwand geöffnet ist, so dass die ringförmigen Luftkammer mit der Außenseite des Düsenkörpers verbunden ist, wobei ein Abstand zwischen der Öffnung des ersten Luftauslasskanals am Düsenkörperunterteil und einem von der Düse gesprühten Flüssigkeitsströmungsweg kleiner als ein Abstand zwischen der Öffnung des zweiten Luftauslasskanals am Düsenkörperunterteil und dem von der Düse gesprühten Flüssigkeitsströmungsweg ist.
A closed gas atomizing nozzle comprising a nozzle body and a guide tube, characterized in that:
  • The nozzle body is designed as an annular body, the inner ring cavity of which is designed as a guide channel for arranging the guide tube, that an annular air chamber is formed within the nozzle body and at least one air inlet channel is formed in the nozzle body, one end of the air inlet channel being open on a side wall of the nozzle body and another end is opened on an annular air chamber wall so that the annular air chamber is connected to an outside of the nozzle body, and that at a lower part of the annular air chamber in the nozzle body, at least a first air outlet duct and a second air outlet duct are formed, one end of the first air outlet channel is opened on a nozzle body lower part and another end is opened on the annular air chamber wall, so that the annular air chamber is connected to the outer part of the nozzle body, one end of the second air outlet channel on the nozzle body lower part g eopened and another end is opened on the annular air chamber wall, so that the annular air chamber is connected to the outside of the nozzle body, wherein a distance between the opening of the first air outlet channel on the nozzle body lower part and a liquid flow path sprayed by the nozzle is smaller than a distance between the opening of the second air outlet channel on the nozzle body lower part and the liquid flow path sprayed by the nozzle.

Vorzugsweise schneiden die aus dem ersten Luftauslasskanal und dem zweiten Luftauslasskanal abströmenden Luftströmungsrichtungen den Flüssigkeitsströmungsweg.The air flow directions flowing out of the first air outlet channel and the second air outlet channel preferably intersect the liquid flow path.

Vorzugsweise beträgt ein Kreuzungswinkel zwischen der aus dem ersten Luftauslasskanal abströmenden Luftströmungsrichtung und dem Flüssigkeitsströmungsweg 18° bis 24°.A crossing angle between the air flow direction flowing out of the first air outlet channel and the liquid flow path is preferably 18 ° to 24 °.

Vorzugsweise beträgt ein Kreuzungswinkel zwischen der aus dem zweiten Luftauslasskanal abströmenden Luftströmungsrichtungen und dem Flüssigkeitsströmungsweg 12° bis 15°.A crossing angle between the air flow directions flowing out of the second air outlet channel and the liquid flow path is preferably 12 ° to 15 °.

Vorzugsweise ist die Anzahl des ersten Luftauslasskanal eins und der erste Luftauslasskanal als ringförmiger Schlitz ausgebildet, wobei ein Ende des ringförmigen Schlitzes an der ringförmigen Luftkammer geöffnet und ein anderes Ende an dem Düsenkörperunterteil geöffnet ist.Preferably, the number of the first air outlet duct is one and the first air outlet duct is designed as an annular slot, one end of the annular slot being open on the annular air chamber and another end being open on the nozzle body lower part.

Vorzugsweise ist eine innere Umfangsfläche des ersten Luftauslasskanals, der als ringförmiger Schlitz ausgebildet ist, ein Überschalldüsenprofil aufweist, wobei ein konvergenter Abschnitt eine Kontur in Form einer Kurve fünften Grades oder einer bikubischen Kurve aufweist und MATLAB zum Schreiben eines Berechnungsprogramms auf eine Düsenkehle bis zu einem divergenten Abschnitt angewendet ist, mit welchem

  • - zunächst die Machzahl eines Düsenaustritts mittels der eindimensionalen Strömungstheorie geschätzt ist,
  • - dann mittels des Kennlinienverfahrens ein Kernbereich eines Strömungsfelds bestimmt ist, so dass im Kernbereich die Soll-Machzahl erreicht werden kann,
  • - dann gemäß dem Massenerhaltungssatz und den Kennlinien eine Position eines Austrittspunkts an einer Wand ermittelt ist und
  • - anschließend ein Profil des divergenten Abschnitts mittels der quadratischen Funktion ermittelt ist und mittels des Kennlinienverfahrens Parameterkoordinaten anderer Positionen des Profils ermittelt sind.
Preferably, an inner circumferential surface of the first air outlet channel, which is designed as an annular slot, has a supersonic nozzle profile, a convergent section having a contour in the form of a curve of the fifth degree or a bicubic curve and MATLAB for writing a calculation program on a nozzle throat up to a divergent one Section is applied with which
  • - First the Mach number of a nozzle outlet is estimated using one-dimensional flow theory,
  • - then a core area of a flow field is determined by means of the characteristic curve method, so that the target Mach number can be achieved in the core area,
  • - Then a position of an exit point on a wall is determined according to the law of conservation of mass and the characteristic curves, and
  • a profile of the divergent section is then determined by means of the quadratic function and parameter coordinates of other positions of the profile are determined by means of the characteristic curve method.

Vorzugsweise verjüngt sich ein Querschnitt durch Kombination aus einem Bogen mit einer geraden Linie allmählich verjüngt, um einen stabilen Einlassluftstrom zu erhalten, wenn der erste Luftauslasskanal in der ringförmigen Luftkammer beginnt.Preferably, a cross section is gradually tapered by combining an arc with a straight line in order to obtain a stable intake air flow when the first air exhaust passage starts in the annular air chamber.

Vorzugsweise sind die zweiten Luftauslasskanäle als mehrere getrennte und zylindrische Luftkanäle mit einem Durchmesser von 1,5 bis 2,5 mm ausgebildet.The second air outlet channels are preferably designed as a plurality of separate and cylindrical air channels with a diameter of 1.5 to 2.5 mm.

Vorzugsweise beträgt die Anzahl der zweiten Luftauslasskanäle 8 bis 18.The number of second air outlet channels is preferably 8 to 18.

Vorzugsweise ist die Position der Öffnung des ersten Luftauslasskanals, die sich am Düsenkörperunterteil befindet, höher als die Position der Öffnung des zweiten Luftauslasskanals, die sich am Düsenkörperunterteil befindet, ist, um eine Bodenfläche des Düsenkörpers zwischen den beiden Öffnungen eine geneigten Oberflächenübergang zu bilden, wobei ein Kreuzungswinkel zwischen der geneigten Oberfläche und dem Flüssigkeitsströmungsweg 45° bis 70° beträgt.Preferably, the position of the opening of the first air outlet channel, which is located on the nozzle body lower part, is higher than the position of the opening of the second air outlet channel, which is located on the nozzle body lower part, in order to form a bottom surface of the nozzle body between the two openings, an inclined surface transition, wherein a crossing angle between the inclined surface and the liquid flow path is 45 ° to 70 °.

Die Vorteile der Erfindung sind, dass die Erfindung durch die vorliegende Ausbildung die geschlossene Gaszerstäubungsdüse (Close-Coupled Gaszerstäubungsdüse) zur Herstellung der feinen Pulver für den Großvolumen-Tundish bietet, wobei die Düse Luftkanäle und Flüssigkeitskanäle umfasst. Die Luftkanäle haben den erste Luftauslasskanal und den zweite Luftauslasskanal. Durch den ersten Luftauslasskanal bildet die Gaszerstäubungsdüse einen ringförmigen Luftstrahl, um einen starken Absaugdruck des Luftstroms im Führungsrohr sicherzustellen und die Verstopfung wegen langzeitiger Pulversprühung des Großvolumen-Tundishs zu verhindern. Ein durch den zweiten Luftauslasskanal gebildeter Luftstrahl kann wirksam verhindern, dass die aus dem Boden des Führungsrohrs fließende Stahlschmelze den Luftstrom abträgt. Dadurch, dass die Effizienz der Zerstäubung wegen einer Ablenkung des ringförmigen Luftstrahls vom ersten Luftauslasskanal sinkt, nämlich die Wechselwirkung zwischen der Luft und der Flüssigkeit verstärkt wird, kann die Stahlschmelze im Führungsrohr mit einer hohen Geschwindigkeit fließen und die Verstopfung verhindert werden, und können gleichzeitig ultrafeine Metallpulver effizienter hergestellt werden.The advantages of the invention are that the invention offers the closed gas atomizing nozzle (close-coupled gas atomizing nozzle) for producing the fine powders for the large-volume tundish, the nozzle comprising air channels and liquid channels. The air ducts have the first air outlet duct and the second air outlet duct. The gas atomizing nozzle forms an annular air jet through the first air outlet channel in order to ensure a strong suction pressure of the air flow in the guide tube and to prevent clogging due to long-term powder spraying of the large-volume tundish. An air jet formed by the second air outlet channel can effectively prevent the molten steel flowing out of the bottom of the guide tube from carrying away the air flow. Since the efficiency of atomization decreases due to a deflection of the ring-shaped air jet from the first air outlet channel, namely the interaction between the air and the liquid is increased, the molten steel in the guide tube can flow at a high speed and the clogging can be prevented, and at the same time can be ultra-fine Metal powder can be produced more efficiently.

FigurenlisteFigure list

Um die technische Lösung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu erklären, werden die beigefügten Zeichnungen in den Ausführungsformen weiter detailliert vorgestellt.

  • 1 einen Längsschnitt einer geschlossenen Düse zur Herstellung von feinen Pulvern in einem Großvolumen-Tundish;
  • 2 eine 3D-Darstellung der geschlossenen Düse zur Herstellung der feinen Pulver im Großvolumen-Tundish;
  • 3 einen Längsschnitt der geschlossenen Düse im Betriebszustand zur Herstellung der feinen Pulver im Großvolumen-Tundish;
  • 4 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Pulvern aus rostfreiem Stahl 316L, die durch besseres Herstellungsverfahren hergestellt sind.
In order to explain the technical solution of the embodiments of the present invention, the attached drawings are presented in the embodiments in further detail.
  • 1 a longitudinal section of a closed nozzle for the production of fine powders in a large volume tundish;
  • 2 a 3D illustration of the closed nozzle for producing the fine powders in the large volume tundish;
  • 3 a longitudinal section of the closed nozzle in the operating state for producing the fine powders in the large volume tundish;
  • 4th a scanning electron micrograph of 316L stainless steel powders made by advanced manufacturing techniques.

1.1.
Lufteinlasskanal;Air inlet duct;
2.2.
Düsenkörperoberteil;Nozzle body upper part;
3.3.
Luftkammer;Air chamber;
4.4th
Führungskanal;Guide channel;
5. 5.
erster Luftauslasskanal;first air outlet duct;
6.6th
zweiter Luftauslasskanal;second air outlet duct;
7.7th
Düsenkörperunterteil;Nozzle body lower part;
8.8th.
Schlagpunkt eines ersten Luftstrahls;Impact point of a first air jet;
99
Schlagpunkt eines zweiten Luftstrahls;Impact point of a second air jet;
10.10.
Flüssigkeitsströmungsweg;Liquid flow path;
11.11.
FührungsrohrGuide tube

Detaillierte AusführungsformenDetailed embodiments

In der Erfindung ist der Schlüssel zur Herstellung von feinen Pulvern in einem Großvolumen-Tundish: Erhöhung einer Fließgeschwindigkeit einer Stahlschmelze in einem Führungsrohr, um eine Verstopfung bei der Zerstäubung zu verhindern und einen reibungslosen Fluss der Stahlschmelze im Tundish zu gewährleisten; (2) Reduzierung der Zerstäubungseffizienz wegen einer Ablenkung eines ringförmigen Luftstrahls während einer dauernden Abtragung der Stahlschmelze zu verhindern. Deshalb wird durch die Form des Luftauslasskanals mit zwei Auslässen ermöglicht, dass in einem ersten Luftauslasskanal die Stahlschmelze durch das Führungsrohr reibungslos strömen kann, und dass in einem zweiten Luftauslasskanal die Ablenkung des ersten Luftstrahls verhindern und eine Wechselwirkung mit der Stahlschmelze verstärkt werden kann.In the invention, the key to producing fine powders in a large volume tundish is: increasing a flow rate of molten steel in a guide tube to prevent clogging in atomization and to ensure smooth flow of molten steel in the tundish; (2) To prevent a reduction in atomization efficiency due to deflection of an annular air jet during continuous removal of the molten steel. Therefore, the shape of the air outlet channel with two outlets enables the molten steel to flow smoothly through the guide tube in a first air outlet channel, and that in a second air outlet channel the deflection of the first air jet can be prevented and an interaction with the molten steel can be increased.

1 und 4 dienen als Referenzen zur Erläuterung. 1 and 4th serve as references for explanation.

Die 1 und 2 zeigen, dass eine geschlossene Gaszerstäubungsdüse (Close-Coupled Gaszerstäubungsdüse) einen Düsenkörperoberteil 2 und einen Düsenkörperunterteil 7 umfasst. Ein Luftkanal der geschlossenen Gaszerstäubungsdüse (Close-Coupled Gaszerstäubungsdüse) umfasst einen Lufteinlasskanal 1, eine Luftkammer 3, einen ersten Luftauslasskanal 5 und einen zweiten Luftauslasskanal 6.The 1 and 2 show that a closed gas atomization nozzle (close-coupled gas atomization nozzle) has a nozzle body top 2 and a nozzle body lower part 7th includes. An air channel of the closed gas atomization nozzle (close-coupled gas atomization nozzle) comprises an air inlet channel 1 , an air chamber 3 , a first air outlet duct 5 and a second air outlet duct 6th .

Die 1 zeigt, dass ein Innenring-Hohlraum der geschlossenen Gaszerstäubungsdüse (Close-Coupled Gaszerstäubungsdüse) einen Führungskanal 4 für ein Anordnen eines Führungsrohrs 11 bildet. Der Führungskanal 4 ist für ein Anordnendes Führungsrohrs 11 ausgebildet, das die Stahlschmelze transportieren kann. Das Führungsrohr 11 wird von einer Oberseite der Düse in den Führungskanal 4 eingeführt. Das Material des Führungsrohrs 11 ist in der Regel unbeschränkt. In dieser Ausführungsform ist eine keramische Führungsrohrstruktur verwendet.The 1 shows that an inner ring cavity of the closed gas atomization nozzle (close-coupled gas atomization nozzle) has a guide channel 4th for arranging a guide tube 11 forms. The guide channel 4th is for arranging the guide tube 11 formed that can transport the molten steel. The guide tube 11 is from an upper side of the nozzle into the guide channel 4th introduced. The material of the guide tube 11 is usually unlimited. In this embodiment, a ceramic guide tube structure is used.

In der Düse ist die ringförmige Luftkammer 3 ausgebildet und mindestens ein Lufteinlasskanal 1 angeordnet, wobei ein Ende des vorliegenden Lufteinlasskanals 1 an einer Seitenwand der Düse geöffnet ist, und ein anderes Ende an einer ringförmigen Luftkammerwand geöffnet ist, um die Luftkammer 3 mit einer Außenseite der Düse zu verbinden.In the nozzle is the ring-shaped air chamber 3 formed and at least one air inlet duct 1 arranged, with one end of the present air inlet duct 1 is opened on a side wall of the nozzle, and another end is opened on an annular air chamber wall to the air chamber 3 to connect to an outside of the nozzle.

An einem Unterteil der vorliegenden ringförmigen Luftkammer 3 sind mindestens ein erster Luftauslasskanal 5 und ein zweiter Luftauslasskanal 6 ausgebildet, wobei ein Ende des vorliegenden ersten Luftauslasskanals 5 an dem Düsenkörperunterteil 7 geöffnet und ein anderes Ende an der vorliegenden ringförmigen Luftkammerwand geöffnet ist, um die ringförmige Luftkammer 3 mit der Außenseite der vorliegenden Düse zu verbinden. Ein Abstand zwischen der Öffnung des ersten Luftauslasskanals 5 am Düsenkörperunterteil 7 und einem von der Düse gesprühten Flüssigkeitsströmungsweg 10 ist kleiner als ein Abstand zwischen der Öffnung des vorliegenden zweiten Luftauslasskanals 6 am Düsenkörperunterteil 7 und dem von der Düse gesprühten Flüssigkeitsströmungsweg 10.On a lower part of the present annular air chamber 3 are at least one first air outlet duct 5 and a second air outlet duct 6th formed, one end of the present first air outlet duct 5 on the nozzle body lower part 7th and another end is opened on the present annular air chamber wall to the annular air chamber 3 to connect to the outside of the present nozzle. A distance between the opening of the first air outlet duct 5 on the lower part of the nozzle body 7th and a liquid flow path sprayed from the nozzle 10 is smaller than a distance between the opening of the present second air outlet duct 6th on the lower part of the nozzle body 7th and the liquid flow path sprayed from the nozzle 10 .

Vorzugsweise schneiden aus dem ersten Luftauslasskanal 5 und dem zweiten Luftauslasskanal 6 abströmende Luftströmungsrichtungen den Flüssigkeitsströmungsweg 10, um die Flüssigkeit aus der Bodenseite des Führungsrohrs 11 effektiv zu pumpen und zerstäuben.Preferably cut from the first air outlet duct 5 and the second air outlet duct 6th outflowing air flow directions the liquid flow path 10 to remove the liquid from the bottom side of the guide tube 11 effectively pumping and atomizing.

Mit den 1 und 2 als Referenz sind die Form und die Anzahl des Lufteinlasskanals 1 nicht angegeben. In dieser Ausführungsform ist zur Vereinfachung eines Verarbeitungsprozesses der Lufteinlasskanal 1 als zylindrisches Loch ausgebildet und soll dessen Anzahl einen rotierenden Einlassluftstrom bilden. Das heißt, sind zwei Eintritte mit einem bestimmten Tangentialwinkel einzustellen.With the 1 and 2 for reference are the shape and number of the air inlet duct 1 not specified. In this embodiment, in order to simplify a processing process, the air intake duct is 1 designed as a cylindrical hole and its number should form a rotating inlet air flow. That means, two entrances are to be set with a certain tangential angle.

Die 1 zeigt, dass die Luftkammer 3 als ringförmiger Hohlraum mit einer rotierenden Struktur ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform sind die am Boden der Luftkammer 3 vorgesehenen zweiten Luftauslasskanäle 6 als 8 bis 18 getrennte und zylindrische Luftkanäle mit einem Durchmesser 1,5 bis 2,.5 mm ausgebildet. Gleichzeitig verjüngt sich ein Querschnitt allmählich durch Kombination eines Bogens mit einer geraden Linie zum Bereitstellen eines relativen stabilen Luftstroms in dem ersten Luftauslasskanal 5.The 1 shows that the air chamber 3 is designed as an annular cavity with a rotating structure. In this embodiment they are at the bottom of the air chamber 3 provided second air outlet channels 6th designed as 8 to 18 separate and cylindrical air ducts with a diameter of 1.5 to 2.5 mm. At the same time, a cross section gradually tapers by combining an arc with a straight line to provide a relatively stable air flow in the first air outlet duct 5 .

Die 1 zeigt, dass der erste Luftauslasskanal 5, der nahe einem konvergenten Abschnitt des Führungskanals 4 in der Luftkammer 3 ausgebildet ist, als ringförmiger Schlitz ausgebildet ist, wobei ein Ende des ringförmigen Schlitzes an der ringförmigen Luftkammer 3 und ein anderes Ende an dem Düsenkörperunterteil 7 geöffnet ist. Eine innere Umfangsfläche des ersten Luftauslasskanals 5 ein Überschalldüsenprofil aufweist, wobei in einem konvergenter Abschnitt eine Kontur in Form einer Kurve fünften Grades oder einer bikubischen Kurve aufweist und ein Düsenkehle bis zu einem divergenten Abschnitt durch Iterationsalgorithmus unter Verwendung des Kennlinienverfahrens ermittelt ist.The 1 shows that the first air outlet duct 5 that is near a convergent section of the guide channel 4th in the air chamber 3 is formed, is formed as an annular slot, one end of the annular slot on the annular air chamber 3 and another end on the nozzle body base 7th is open. An inner peripheral surface of the first air outlet duct 5 has a supersonic nozzle profile, with a contour in the form of a curve of the fifth degree or a bicubic curve in a convergent section and a nozzle throat up to a divergent section being determined by iteration algorithms using the characteristic curve method.

Die 3 zeigt, dass ein Kreuzungswinkel zwischen der aus dem ersten Luftauslasskanal 5 abströmenden Luftströmungsrichtung und dem Flüssigkeitsströmungsweg 10 18° bis 24° beträgt, um sich der Luftstrahl mit einer angemessenen Hochgeschwindigkeit im ersten Luftauslasskanal 5 zu bilden und ein starker Absaugeffekt auf das Führungsrohr zu gewährleisten und die Verstopfung bei der Herstellung der Pulver wegen eines übermäßig Großvolumens des Tundishs zurückzuhalten.The 3 shows that a crossing angle between that from the first air outlet duct 5 outflowing air flow direction and the liquid flow path 10 18 ° to 24 ° in order to get the air jet at a reasonable high speed in the first air outlet duct 5 and to ensure a strong suction effect on the guide tube and to hold back the clogging in the production of the powders due to an excessively large volume of the tundish.

Die 3 zeigt, dass der Kreuzungswinkel zwischen den Richtungen der aus dem zweiten Luftauslasskanal 6 abströmenden Luftströmungsrichtung und den Flüssigkeitsströmungsweg auf 12° bis 15° begrenzt ist, so dass im zweiten Luftauslasskanal 6 die Zerstäubung der von der Bodenseite des Führungsrohrs abfließenden Stahlschmelze verstärkt und die Ablenkung des Luftstrahls mit der Hochgeschwindigkeit im ersten Luftauslasskanal 5 unter einer komplizierten Wirkung der Abtragung der Stahlschmelze verhindert werden kann. Hierbei liegt ein Schlagpunkt eines ersten Luftstrahls 8 aus dem ersten Luftauslasskanal 5 oberhalb eines Schlagpunkts eines zweiten Luftstrahls 9 aus dem zweiten Luftauslasskanal 6.The 3 shows that the crossing angle between the directions of the out of the second air outlet duct 6th outflowing air flow direction and the liquid flow path is limited to 12 ° to 15 °, so that in the second air outlet channel 6th the atomization of the steel melt flowing down from the bottom side of the guide tube increases and the deflection of the high-speed air jet in the first air outlet duct 5 under a complicated action, molten steel removal can be prevented. Here lies a point of impact of a first air jet 8th from the first air outlet duct 5 above a point of impact of a second air jet 9 from the second air outlet duct 6th .

Die 4 zeigt, dass eine Stahlschmelze eines rostfreien Stahls 316L mit einem Luftdruck von 3,5 Mpa zerstäubt und gesprüht wird, wobei die Durchflussmenge im Wesentlichen 15kg/min beträgt und Pulver ultrafein sind und der kugelförmige Grad hoch ist.The 4th shows that a molten steel of 316L stainless steel is atomized and sprayed at an air pressure of 3.5 MPa, the flow rate is substantially 15kg / min, and powders are ultra-fine and the spherical degree is high.

Die obigen sind nur bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Alle Modifikationen oder äquivalente Ersetzungen usw., die für den Fachmann im technischen Bereich leicht zu denken sind, sollen unter dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen. Deshalb soll der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung dem Schutzumfang der Ansprüche unterliegen.The above are only preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto. All modifications or equivalent substitutions, etc., which are easily conceivable for those skilled in the technical field, are intended to fall within the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the scope of the claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
LufteinlasskanalAir inlet duct
22
DüsenkörperoberteilNozzle body top
33
LuftkammerAir chamber
44th
FührungskanalGuide channel
55
erster Luftauslasskanalfirst air outlet duct
66th
zweiter Luftauslasskanalsecond air outlet duct
77th
DüsenkörperunterteilNozzle body lower part
88th
Schlagpunkt eines ersten LuftstrahlsImpact point of a first air jet
99
Schlagpunkt eines zweiten LuftstrahlsImpact point of a second air jet
1010
FlüssigkeitsströmungswegLiquid flow path
1111
FührungsrohrGuide tube

Claims (10)

Geschlossene Gaszerstäubungsdüse (Close-Coupled Gaszerstäubungsdüse) umfassend einen Düsenkörper und ein Führungsrohr (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper als Ringkörper ausgebildet ist, dessen Innenring-Hohlraum als Führungskanal (4) für das Anordnen des Führungsrohrs (11) ausgebildet ist, dass eine ringförmige Luftkammer (3) innerhalb des Düsenkörpers und mindestens ein Lufteinlasskanal (1) in dem Düsenkörper ausgebildet ist, wobei ein Ende des Lufteinlasskanals (1) an einer Seitenwand des Düsenkörper geöffnet ist und ein anderes Ende an einer ringförmigen Luftkammerwand geöffnet ist, so dass die ringförmige Luftkammer (3) mit einer Außenseite des Düsenkörper verbunden ist, und dass an einem Unterteil der ringförmigen Luftkammer (3) in dem Düsenkörper mindestens ein erster Luftauslasskanal (5) und ein zweiter Luftauslasskanal (6) ausgebildet sind, wobei ein Ende des ersten Luftauslasskanals (5) an einem Düsenkörperunterteil (7) geöffnet und ein anderes Ende an der ringförmigen Luftkammerwand geöffnet ist, so dass die ringförmige Luftkammer (3) mit der Außenseite des Düsenkörpers verbunden ist, wobei ein Ende des zweiten Luftauslasskanals (6) an dem Düsenkörperunterteil (7) geöffnet und ein anderes Ende an der ringförmigen Luftkammerwand geöffnet ist, so dass die ringförmige Luftkammer (3) mit der Außenseite des Düsenkörpers verbunden ist, wobei ein Abstand zwischen der Öffnung des ersten Luftauslasskanals (5) am Düsenkörperunterteil (7) und einem von der Düse gesprühten Flüssigkeitsströmungsweg (10) kleiner als ein Abstand zwischen der Öffnung des zweiten Luftauslasskanals (6) am Düsenkörperunterteil (7) und dem von der Düse gesprühten Flüssigkeitsströmungsweg (10) ist.Closed gas atomization nozzle (close-coupled gas atomization nozzle) comprising a nozzle body and a guide tube (11), characterized in that the nozzle body is designed as an annular body, the inner ring cavity of which is designed as a guide channel (4) for the arrangement of the guide tube (11), that an annular air chamber (3) is formed within the nozzle body and at least one air inlet duct (1) is formed in the nozzle body, one end of the air inlet duct (1) being open on a side wall of the nozzle body and another end being opened on an annular air chamber wall, so that the annular air chamber (3) is connected to an outside of the nozzle body, and that at a lower part of the annular air chamber (3) in the nozzle body at least a first air outlet channel (5) and a second air outlet channel (6) are formed, one end of the first Air outlet channel (5) open on a nozzle body lower part (7) and another end on the ring shaped air chamber wall is opened so that the annular air chamber (3) is connected to the outside of the nozzle body, one end of the second air outlet channel (6) being opened on the nozzle body lower part (7) and another end being opened on the annular air chamber wall, so that the annular air chamber (3) is connected to the outside of the nozzle body, a distance between the opening of the first air outlet channel (5) on the nozzle body lower part (7) and a liquid flow path (10) sprayed by the nozzle smaller than a distance between the opening of the second Air outlet channel (6) on the nozzle body lower part (7) and the liquid flow path (10) sprayed by the nozzle. Gaszerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem ersten Luftauslasskanal (5) und dem zweiten Luftauslasskanal (6) abströmenden Luftströmungsrichtungen den Flüssigkeitsströmungsweg (10) schneiden.Gas atomizing nozzle Claim 1 , characterized in that from the first air outlet duct (5) and the second Air outlet channel (6) outflowing air flow directions intersect the liquid flow path (10). Gaszerstäubungsdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kreuzungswinkel zwischen der aus dem ersten Luftauslasskanal (5) abströmenden Luftströmungsrichtung und dem Flüssigkeitsströmungsweg (10) 18° bis 24° beträgt.Gas atomizing nozzle Claim 2 , characterized in that a crossing angle between the air flow direction flowing out of the first air outlet channel (5) and the liquid flow path (10) is 18 ° to 24 °. Gaszerstäubungsdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kreuzungswinkel zwischen der aus dem zweiten Luftauslasskanal (6) abströmenden Luftströmungsrichtung und dem Flüssigkeitsströmungsweg (10) 12° bis15° beträgt.Gas atomizing nozzle Claim 2 , characterized in that a crossing angle between the air flow direction flowing out of the second air outlet channel (6) and the liquid flow path (10) is 12 ° to 15 °. Gaszerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl des ersten Luftauslasskanals (5) eins ist und der erste Luftauslasskanal (5) als ringförmiger Schlitz ausgebildet ist, wobei ein Ende des ringförmigen Schlitzes an der ringförmigen Luftkammer (3) geöffnet und ein anderes Ende an dem Düsenkörperunterteil (7) geöffnet ist.Gas atomizing nozzle Claim 1 , characterized in that the number of the first air outlet duct (5) is one and the first air outlet duct (5) is designed as an annular slot, one end of the annular slot being open on the annular air chamber (3) and another end being opened on the nozzle body lower part ( 7) is open. Gaszerstäubungsdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Umfangsfläche des ersten Luftauslasskanals (5), der als ringförmiger Schlitz ausgebildet ist, ein Überschalldüsenprofil aufweist, wobei ein konvergenter Abschnitt eine Kontur in Form einer Kurve fünften Grades oder einer bikubischen Kurve aufweist und MATLAB zum Schreiben eines Berechnungsprogramms auf eine Düsenkehle bis zu einem divergenten Abschnitt angewendet ist, mit welchem - zunächst die Machzahl eines Düsenaustritts mittels der eindimensionalen Strömungstheorie geschätzt ist, - dann mittels des Kennlinienverfahrens ein Kernbereich eines Strömungsfelds bestimmt ist, so dass im Kernbereich die Soll-Machzahl erreicht werden kann, - dann gemäß dem Massenerhaltungssatz und den Kennlinien eine Position eines Austrittspunkts an einer Wand ermittelt ist und - anschließend ein Profils des divergenten Abschnitts mittels der quadratischen Funktion ermittelt ist und mittels des Kennlinienverfahrens Parameterkoordinaten anderer Positionen des Profils ermittelt sind.Gas atomizing nozzle Claim 5 , characterized in that an inner circumferential surface of the first air outlet duct (5), which is designed as an annular slot, has a supersonic nozzle profile, a convergent section having a contour in the form of a curve of the fifth degree or a bicubic curve and MATLAB for writing a calculation program a nozzle throat is used up to a divergent section with which - first the Mach number of a nozzle outlet is estimated using the one-dimensional flow theory, - then a core area of a flow field is determined using the characteristic curve method so that the target Mach number can be achieved in the core area, - then a position of an exit point on a wall is determined according to the law of conservation of mass and the characteristic curves and - then a profile of the divergent section is determined by means of the quadratic function and parameter coordinates of other positions of Prof ils are determined. Gaszerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Querschnitt durch Kombination aus einem Bogen und einer geraden Linie allmählich verjüngt, um einen stabilen Luftstrom in den ersten Luftauslasskanal (5) zu erhalten, wenn der erste Luftauslasskanal (5) in der ringförmigen Luftkammer (3) beginnt.Gas atomizing nozzle Claim 1 , characterized in that a cross section gradually tapers by combining an arc and a straight line to obtain a stable air flow in the first air outlet duct (5) when the first air outlet duct (5) starts in the annular air chamber (3). Gaszerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Luftauslasskanäle (6) als mehreren getrennten und zylindrischen Luftkanälen mit einem Durchmesser von 1,5 bis 2,5 mm ausgebildet sind.Gas atomizing nozzle Claim 1 , characterized in that the second air outlet ducts (6) are designed as several separate and cylindrical air ducts with a diameter of 1.5 to 2.5 mm. Gaszerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zweiten Luftauslasskanäle (6) 8 bis18 beträgt.Gas atomizing nozzle Claim 1 , characterized in that the number of second air outlet channels (6) is 8 to 18. Gaszerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Öffnung des ersten Luftauslasskanals (5), die sich am Düsenkörperunterteil (7) befindet, höher als die Position der Öffnung des zweiten Luftauslasskanals (6), die sich am Düsenkörperunterteil (7) befindet, ist, so dass eine Bodenfläche des Düsenkörpers zwischen den beiden Öffnungen eine geneigte Oberflächenübergang bildet, wobei ein Kreuzungswinkel zwischen der geneigten Oberfläche und dem Flüssigkeitsströmungsweg (10) 45° bis 70° beträgt.Gas atomizing nozzle Claim 1 , characterized in that the position of the opening of the first air outlet channel (5) which is located on the nozzle body lower part (7) is higher than the position of the opening of the second air outlet channel (6) which is located on the nozzle body lower part (7), so that a bottom surface of the nozzle body forms an inclined surface transition between the two openings, a crossing angle between the inclined surface and the liquid flow path (10) being 45 ° to 70 °.
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