SU1018807A1 - Apparatus for making metallic powder - Google Patents

Abstract

УСТЮЙСТЮ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛШ ЧЕСКОГО ПОЮШКА, включаницее рабочую камеру, штрубок дл  подачи расплава и узел диспергировани , содержащий иасадок дл  боковой подачи газа, отличающее с   тем, «гго, с целью повышени  дисперсности полученного порошка, сокращени  расхода газа и умеиьшеин  габаритов рабочей камеры при одновременном увеличении пр  1зводительности процесса, узел диспергировани  снабжен по крайней мере одной газожидкостной форсункой, вьшолненной в виде сопла, патру- . бок дл  подачи расплава снабжен ; насадком, . выполненным шнижим по 1вертикали и размещенным под углом 10-30° к оси насадка дл  подачи газа, пртчем последиий выполнен в виде сверхзвукового щелевого сопла, плоского по горизонтали и ртсположенного под углом 1-15 к горизонтал нЫ1 оси камеры, а нижи   кромка насадка дл  шщачи рас шава удалеш по горизонтали от среза сопла дл  газа на рассто ние 0,3-2 длины щели, сопл  и по вертикали на рассто ние 0,2-1 длины щелилри этом огноиюние длины щели donna дл  подачи газа к ширине щели насадкв дл  подачи расплава . составл ет 4-10. tfua.lSucceed for the production of the Metallic baffle, including a working chamber, a melt supply die, and a dispersion unit containing a set of side gas supply, which, in order to increase the dispersion of the powder obtained, reduce gas consumption and reduce the dimensions of the working chamber while by increasing the process’s productivity, the dispersion unit is equipped with at least one gas-liquid nozzle, which is designed as a nozzle, and patru-. the melt feed side is provided; nozzle,. made on the vertical and located at an angle of 10-30 ° & to the axis of the nozzle for gas supply, the afterbirth is made in the form of a supersonic slit nozzle, flat horizontally and located at an angle of 1-15 to the horizontal НЫ1 axis of the chamber, and below the edge of the nozzle for moving the gas nozzle to the distance 0.3–2 slit lengths, nozzles, and a vertical distance of 0.2–1 times the length of the slill; this means the length of the slit donna for supplying gas to the width of the nozzle for melt supply. is 4-10. tfua.l

Description

Изобретение относитс  к норошковой металлургии, в частности, к получению порошка распылением расплавлеЕшых металлов и сплавов. Известно устройство дл  получени  металли ческого порошка, включающее рабочую камеру теплоизолированные емкость и патрубок дл  вертикальной подачи расплава в рабоч}ю каме ру, насадок и сопла дл  подачи газа 1 . Однако устройство характеризуетс  повышенным расходом газа, а также значительными габаритами рабочей камеры. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  получегш  металлического порошка, включающее рабочую камеру, патрубок дл  подачи расплава и узел дисперги ровани , со/1ержащий насадок дл  боковой под чи газа. При этом устройство снабжено дополнительным распыливающ11М элементом - враща ющимс  диском 2. Недостатками этого устройства  вл ютс  ни ка  дисперсность полученного порощка, высокий расход газа и значительные габариты рабо чей камеры при низкой производительности процесса. Цель изобретени  - повыщение дисперсности полученного порошка, сокращение расхода газа и ,шегше габаритов рабочей камеры при одновременном увеличешти производительности процесса. Дл  достиже1т  указанной пели в устройст ве дл  получени  металлического порошка, включающем рабочую камеру, патрубок дл  подачи расплава и узел диспергировшга , содержащий насадок дл  боковой подачи газа, узел диспергировани  снабжен по крайней мере одной, газожидкостной форсункой, вьщолненной в виде сопла, патрубок дл  подаШ расплава снабжен насадком, выполненным плоским по вертикали и размещенным под углом 10-30°К оси насадка дл  подачи газа, причем последний выполнен в виде сверхзвукового щелевого сопла, плоского по горизонтали и расположенного под углом Ы5° к горизонтальной оси камеры, а нижн   кромка насадка дл  подачи расплава удалена по горизонтали от среза сопла дл  подавд газа на рассто ние 0,3-2 длины щели сопла и по вертикали на рассто ние 0,2-1 длины щели, при зтом отношение длины щели сопла дл  подачи газа к ширине щели насадка дл  подачи расплава составл ет 4-10. На фиг. 1 показана принципиальна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Устройство дл  получени  порощка включа ет горизонтальную рабочую камеру 1, патрубок 2 с насадком 3 дл  подачи расплава, узел диспергировани , включающий насадок 4 дл  боковой подачи газа, вьшопненный в виде сверхзвукового щелевого сопла, плоского по горизонтали, и газож дкостную форсунку 5. При этом насадок 3 выполнен плоским по вертикали , а ишрина его щели Ь. Ширина щели насадка 4 Ь, а длина - ,. Насадок 4 уста а Mr iTina - 4Х. . новлен под углом 1-15к горизонтальной оси камеры 1, а насадок 3 под углом 10-30° к оси насадка 4. Устройство работает следующим образом. Через сверхзвуковое щелевое сопло ласадка 4 подают газ, содержащий поперечную струю. Через жидкостную форс)шку 5, выполненную также в виде сверхзвукового сопла, подают газ, а в закритическую часть сопла подают охлаждающун инертную жидкость. При взаимодействии жидкости со сверхзвуковым потоком газа обеспечиваетс  дробление жидкости, а образующийс  аэрозоль создает в горизон-тальнои камере 1 область разлета аэрозол . Через патрубок 2 и насадок 3, кромка которого удалена от кромки насадка 4 на рассто ние К (0,3-2) , подают расплав металла. При взаимодействии расплава с поперечной струей газа происходит дробле1ше расплава на мелкие капли, которые дополнительно охлаждаютс  аэрозолем в камере 1. В результате этого образуетс  мелкодисперсный порошок с прокристаллизовавшимис  частицами. Порошки получают на крупномасштабной модельной установке с горизонтальной камерой размерами 1,5 х 2 х 5 м. В качестве исходного материала используют расплав, полученный хлорированием медно .никелевого сырь  в смеси с хлористым натрием , имеющий температуру плавлени  450620°С . Диспергирующий газ - воздух, жидкий хладагент - вода. Пример 1. Относительное давление подачи газа равно 7, относительна  скорость газа равна 1,3 скорости звука, избыточное давление подачи газа на газожидкостной форсунке составл ет 2-10 н/м , угол наклона бокового насадка дл  подачи газа равен 10°, угол наклона оси выходного сечени  насадка дл  подачи жидкости к оси бокового насадка дл  подачи газа равен 20| т. е. реализуютс  эптималь п 1е рекомендованные режимы. В этом случае достигаетс  высока  степень дкспергации расплава, отсутствуют крупные жидкие частицы и ликвидировано их попадание на стенки камеры. Частицы с размером 0,020 ,04 мм составл ют больще 90%. Остальные меньше 0,3 мм. Пример 2. Относительна  скорость течени  газа в области дроблени  равна 1,2 скорости звука (дл  воздуха примерно 330 м/с), относительное давление подачи газа равно 5. Угол наклона выходного «че-. , КИЯ насадка дл  подачи расплава к оси насадка дл  подачи газа равен 90°. В этих услови х диспергаци  существенно ограничена по длине, а в области взаимодействи  струй наблюдаетс  интенсивное разбрызгивание крупных капель, которые не успевают кристаллизоватьс  и вжидком виде попадают на стенки камеры, включа  торцовую стенку . Такие режимы работы не допустимы. Пример 3. Относительна  скорость течени  газа в области дроблени  равна 1,2 скорости звука, относительное давление подачи газа,равно 5. Угол наклона насадка дл  подачи расплава равен 3Q Насадок дл  боковой подачи газа выполнен в виде симметричного сопла дл  которого скорость истечени  газа составл ет 1,2 скорости звука. При этих параметрах в области дроблени  расплава поперечной газовой струей наблюдаетс разбрызгивание крупных капель, которые попадают на стенки рабочей камеры в жидком виде, что приводит к нежелательному налипанию на стенки камеры. Поэтому применение насадка вьшолненного в виде осесимметричного сопла дл  боковой подачи газа, оказьгааетс  недопусТИМЬ1М . Пример 4. Насадок дл  подачи газа выполнен в виде осесимметричного сопла, относительное давление подачи газа равно 5, относительна  скорость газа в области дробленни  составл ет 1,3. Угол наклона оси выходного сечени  насадка дл  подачи расплава к оси насадка дл  подачи газа равен 90° и их удаление друг от гфуга &„ 5 мм. В этих услови х при дроблении расплава наблюдаетс  образование крупных капель, которые попадают на CTeigKH рабочей камеры в жидком виде, что недопустимо. Такой режим дуть  с размером ,3i/ недопустим. Пример 5. НасадоК дл  подачи газа выполнен в виде осесимметричного сопла, относительное давление подачи газа равно 5, относительна  скорость газа в области дроблени  составл ет 1,3. Угол наклона оси выходного сечени  насадка дл  подачи расплава к оси насадка дл  подачч газа равен 90 и их удаление друг от друга р, 100 мм. В этом режиме наблюдаетс  разбрызгивание крупных капель расплава в6 все стороны, которые попадают на стенки рабочей камеры в жидком виде, что недопустимо. Такой режим дуть  с размером о, 2 f. недопустим. Включение в узел диспергировани , по край ней мере, одной газожидкостной .с подачей инертного жидкого охладител  обеспечивает кристаллизацию всех диспергированных частиц дл  любых высокотемпературных расплавов и исключает налипание расплава на 10 74 стенки камеры при гменьшешш поперечных размеров рабочей камеры. Вьшолнение форсунки в виде сверхзвукового сопла обеспечивает подачу жидкого охладител  в закритичес сую часть с получением мельчайшего газожидкостного аэрозол , рас простран ющегос  с в юокой скороспю на значительные рассто ни . Это приводит к эффективному охлаждению диспергирсжанных частиц во всем объеме рабочей камеры. Снабжение патрубка дл  подачи расплава насадком, вьшолненным плоским по вертикали и наклоненным под углом 10-30 к оси насадка дл  подачи газа, обеспечивает требуемые дл  получени  мельчайших частщ услови  встречи струй, ликвидирует образование и разлет крупных капель. Нижний предел обусловлен тем, что при углах меньше 10 набегаюищй газовый поток может обтекать насадок. Это приводит к охлаждению расплава, увеличивает его в зкость и затруда ет диспергирование, что может привести к застыванию расплава в патрубке. Верхний предел в ЗО обусловлен тем, что при больших углах встречи струй при дроблении расплава образуютс  крупные капли, которые не успевают закристаллизоватьс  за врем  полета в камере и налипают на ее стенки. Вместе с тем, в диапазоне 10-30° за счет эжекциоиных свойств газовой струи осуществл етс  подсос струи расплава, что улучшает усло ВИЯ диспергировани  за счет ускорени  потока расплава и в св зи с уменьшением време ни движени  по тракту. Снабжение насадка дл  подачи газа щелевым соплом, плоским по горизонтали, существенно улучшает процесс дроблени  расплава и разлета даспергированных частиц по сравнению с соплами иной конфигурации. Наклон оси сопла к горизонтальной оси камеры позвол ет улучшить процесс и предохранить свод или днище камеры от возможного попадани  отдельных жидких частиц. Угол в обусловлен тем, -гто при большем наклоне оси сопла к линии горизонта факел распьша может касатьс  пода или свода камеры, вызыва  их дополнительный перегрев и разрушение, а при меньшем не достигаетс  необходима  полнота диспергировани  расплава . Нижний предел (0,3 длины щели ссетла по горизонтали и 0,2 по вертикали) удалени  кромки насадка дл  подачи расплава от среза сопла обусловлен по влением в йроцессе диспергации крупных капель, попадающих иа торцовую стенку камеры и сопло, что не- допустимо . Верхний предел (2 длины щели сопла но горизонтали и 1 по вертикали) соответствуетточке соударений струй, по крайней мере, звуковой скорости течен   газа, что  вл етс  непременным условием полного диспергировани  расплава.This invention relates to the low-pressure metallurgy, in particular, to the preparation of a powder by spraying molten metals and alloys. A device for producing a metallic powder is known, which includes a working chamber, a thermally insulated container, and a nozzle for the vertical supply of melt to the working chamber, nozzles, and nozzles for supplying gas 1. However, the device is characterized by increased gas consumption, as well as significant dimensions of the working chamber. The closest to the invention in its technical essence and the achieved result is a device for semi-metallic metal powder, including a working chamber, a melt supply nozzle and a dispersing unit, having a nozzle for side gas. At the same time, the device is equipped with an additional spray element 11M - a rotating disk 2. The disadvantages of this device are no dispersion of the resulting powder, high gas consumption and considerable dimensions of the working chamber at low process efficiency. The purpose of the invention is to increase the dispersion of the obtained powder, reducing gas consumption and, moreover, the dimensions of the working chamber, while simultaneously increasing the productivity of the process. In order to achieve this, the device for producing a metal powder, including a working chamber, a melt supply pipe and a dispersing unit containing nozzles for side gas supply, the dispersing unit is equipped with at least one gas-liquid nozzle, wired in the form of a nozzle, and a supply nozzle. the melt is equipped with a nozzle, made flat vertically and placed at an angle of 10-30 ° To the axis of the nozzle for supplying gas, the latter made in the form of a supersonic slit nozzle, flat horizontally and p located at an angle Ы5 ° to the horizontal axis of the chamber, and the lower edge of the nozzle for melt supply is removed horizontally from the edge of the nozzle for supplying gas to the distance 0.3-2 the length of the nozzle slit and vertically to the distance 0.2-1 the length of the slit , with this, the ratio of the length of the slit of the gas nozzle to the width of the slit of the melt feed nozzle is 4-10. FIG. 1 is a schematic diagram of the proposed device; in fig. 2 is a section A-A in FIG. 1. An apparatus for producing a scraper includes a horizontal working chamber 1, a nipple 2 with a nozzle 3 for feeding the melt, a dispersing unit including a nozzle 4 for side-feeding of gas, mounted in the form of a supersonic horizontal nozzle, and a gas injector nozzle 5. While the nozzles 3 is made flat vertically, and the width of its slit b. The slot width is 4 b, and the length is,. Nozzles 4 mouth Mr iTina - 4X. . installed at an angle of 1–15 ° to the horizontal axis of camera 1, and nozzles 3 at an angle of 10–30 ° to the axis of the nozzle 4. The device operates as follows. Through the supersonic slot nozzle 4, a gas containing a transverse jet is supplied. Through the liquid force shell 5, also made in the form of a supersonic nozzle, gas is supplied, and a cooling fluid is injected into the supercritical part of the nozzle. When a liquid interacts with a supersonic gas flow, the liquid is fragmented, and the resulting aerosol creates an aerosol in the horizontal chamber 1. Through the nozzle 2 and the nozzles 3, the edge of which is removed from the edge of the nozzle 4 at a distance K (0.3-2), molten metal is fed. When the melt interacts with a transverse gas stream, the melt is crushed into small droplets, which are additionally cooled with an aerosol in chamber 1. As a result, a fine powder is formed with the crystallized particles. The powders are obtained on a large-scale model installation with a horizontal chamber measuring 1.5 x 2 x 5 m. The melt obtained by chlorination of a copper-nickel raw material in a mixture with sodium chloride, having a melting point of 450620 ° C, is used as a starting material. The dispersant gas is air, the liquid refrigerant is water. Example 1. The relative gas supply pressure is 7, the relative gas velocity is 1.3 sound speed, the gas supply overpressure at the gas-liquid nozzle is 2-10 n / m, the angle of inclination of the side nozzle for gas supply is 10 °, the angle of inclination of the axis the outlet cross section of the nozzle for supplying liquid to the axis of the lateral nozzle for supplying gas is 20 | i.e., the optimal n 1e recommended modes are implemented. In this case, a high degree of melt dkspergatsii is achieved, large liquid particles are absent and their contact with the chamber walls is eliminated. Particles with a size of 0.020.04 mm are more than 90%. The rest is less than 0.3 mm. Example 2. The relative gas flow rate in the crushing area is 1.2 sound speeds (for air, about 330 m / s), the relative gas supply pressure is 5. Tilt angle of the output gas. , KIA nozzle for supplying melt to the axis of the nozzle for gas supply is 90 °. Under these conditions, dispersion is significantly limited in length, and in the region of jet interaction, intensive spraying of large droplets is observed, which do not have time to crystallize and in liquid form fall on the chamber walls, including the end wall. Such modes of operation are not allowed. Example 3. The relative gas flow rate in the crushing area is 1.2 sound speed, the relative gas supply pressure is 5. The angle of inclination of the melt supply nozzle is 3Q. The side gas supply nozzles are designed as a symmetrical nozzle for which the gas flow rate is 1.2 speeds of sound. With these parameters, in the field of melt crushing by a transverse gas jet, large droplets are sprayed, which fall on the walls of the working chamber in a liquid form, which leads to undesirable sticking to the walls of the chamber. Therefore, the use of a nozzle made in the form of an axisymmetric nozzle for lateral gas supply, appears to be inadmissible. Example 4. A gas supply nozzle is designed as an axisymmetric nozzle, the relative gas supply pressure is 5, the relative gas velocity in the crushed area is 1.3. The angle of inclination of the axis of the outlet section of the nozzle for supplying the melt to the axis of the nozzle for supplying gas is 90 ° and their distance from each other is 5 mm. Under these conditions, when crushing the melt, the formation of large droplets is observed, which fall on the CTeigKH of the working chamber in a liquid form, which is unacceptable. Such a mode to blow with a size, 3i / not allowed. Example 5. The gas delivery nozzle is designed as an axisymmetric nozzle, the relative gas supply pressure is 5, the relative gas velocity in the grinding area is 1.3. The angle of inclination of the axis of the outlet section of the nozzle for supplying the melt to the axis of the nozzle for gas feed is equal to 90 and their distance from each other is p, 100 mm. In this mode, large droplets of melt B6 are sprayed on all sides that fall on the walls of the working chamber in a liquid form, which is unacceptable. This mode is blowing with a size of about 2 f. not allowed Inclusion of at least one gas-liquid into the dispersion unit with the supply of an inert liquid cooler provides crystallization of all dispersed particles for any high-temperature melts and eliminates sticking of the melt by 10 74 chamber walls with smaller transverse dimensions of the working chamber. The execution of the nozzle in the form of a supersonic nozzle provides the supply of a liquid cooler to the supercritical part with the production of the smallest gas-liquid aerosol, which propagates in considerable speed over long periods of time. This leads to effective cooling of dispersive particles in the entire volume of the working chamber. The supply of a nozzle for supplying the melt with a nozzle made flat vertically and inclined at an angle of 10-30 to the axis of the gas nozzle provides the conditions required for obtaining the smallest jets to meet, eliminates the formation and spread of large droplets. The lower limit is due to the fact that at angles less than 10 incursions the gas flow can flow around the nozzles. This leads to cooling of the melt, increases its viscosity and impedes dispersion, which can lead to solidification of the melt in the nozzle. The upper limit in the DZ is due to the fact that at large meeting angles of jets when crushing the melt, large droplets are formed, which do not have time to crystallize during the flight in the chamber and stick to its walls. At the same time, in the range of 10-30 °, due to the ejection properties of the gas jet, the melt jet is sucked in, which improves dispersion conditions by accelerating the melt flow and in connection with the reduction of the time of movement along the path. Providing a nozzle for gas supply with a slit nozzle, flat horizontally, significantly improves the process of melt crushing and expansion of the sparged particles compared with nozzles of a different configuration. The inclination of the nozzle axis to the horizontal axis of the chamber makes it possible to improve the process and to prevent the dome or the bottom of the chamber from the possible entry of individual liquid particles. The angle in due to the fact that with a greater inclination of the nozzle axis to the horizon line, the flare can touch the hearth or roof of the chamber, causing them to overheat and collapse, and with a smaller one, the complete dispersion of the melt is not necessary. The lower limit (0.3 times the length of the slit horizontally and 0.2 vertically) of the edge of the nozzle for feeding the melt from the nozzle section is due to the dispersion of large droplets falling into the end wall of the chamber and the nozzle in the process, which is inadmissible. The upper limit (2 slit lengths of the nozzle horizontally and 1 vertically) corresponds to the point of impact of the jets, at least the sound velocity of the flowing gas, which is an indispensable condition for the complete dispersion of the melt.

Таким образом, применение предлагаемогоThus, the application of the proposed

устройства позвол ет получать мелкодисперсные 4,0 раза с одновременным увели%нием произвоdevice allows to obtain fine 4.0 times with a simultaneous increase in production

порошки с размером частиц основной массыpowders with a particle size of the main mass

1018807610188076

материала, равным 0,02-0,04 мм, при одновременном ул)гчшении основных показателей процесса по сравнению с существующими устройствами (сокращение расхода газа в 2-3 раза, уменьшение размеров рабочей камеры в 1,5 дительности процесса в 1,5-2,0 раза).material, equal to 0.02-0.04 mm, while simultaneously storing the main process indicators in comparison with existing devices (reducing gas consumption by 2-3 times, reducing the size of the working chamber by 1.5 times the process by 1.5- 2.0 times).

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА, включающее рабочую камеру, патрубок для подачи расплава и узел диспергирования, содержащий насадок ' для боковой подачи газа, отличающееся тем, что, с целью повышения дисперсности полученного порошка, сокращения расхода газа и уменьшения габаритов рабочей камеры при одновременном увеличении производительности процесса, узел диспергирования снабжен по крайней мере одной газожидкостной форсункой, выполненной в виде сопла, патру- . бок для подачи расплава снабжен ; насадком, выполненным плоским по вертикали и размещенным под углом 10-30° к оси насадка для подачи газа, причем последний выполнен в виде сверхзвукового щелевого сопла, плоского по горизонтали и расположенного под углом 1-15° к горизонтальней! оси камеры, а нижняя кром- § ка насадка для подачи расплава удалена по горизонтали от среза сопла для подавд газа на расстояние 0,3-2 длины щели, сопла и по вертикали на расстояние 0,2-1 длины щелилрн этом отношение длины щели сопла для подачи газа к ширине щели насадки для подачи расплава , составляет 4-10.DEVICE FOR PRODUCING METAL POWDER, including a working chamber, a nozzle for supplying a melt and a dispersion unit containing nozzles for lateral gas supply, characterized in that, in order to increase the dispersion of the obtained powder, reduce gas consumption and reduce the dimensions of the working chamber while increasing productivity process, the dispersion unit is equipped with at least one gas-liquid nozzle made in the form of nozzles, patrol-. the side for supplying the melt is equipped with; nozzle made flat vertically and placed at an angle of 10-30 ° to the axis of the nozzle for supplying gas, the latter made in the form of a supersonic slotted nozzle, flat horizontally and located at an angle of 1-15 ° to the horizontal! axis of the chamber, and the lower edge - the nozzle for feeding the melt is removed horizontally from the nozzle exit for supplying gas at a distance of 0.3-2 lengths of the slit, the nozzle and vertically at a distance of 0.2-1 lengths of slit, this is the ratio of the length of the nozzle slit for supplying gas to the width of the slit nozzles for feeding the melt is 4-10. SU ,.„1018807SU,. „1018807 I ΟΙ 8807I ΟΙ 8807