Установка для получения металлического порошка распылением расплава

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНМ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА РАСПЫЛЕНИЕМ РАСПЛАВА, содержащая камеру распылет ния, электрод, установленный в камере распыления под разливочным отверстием с возможностью вращения и перемещения вдоль своей оси, источник тока , подключенный к электроду и разливочному отверстию, сборник порошка, отличающаяся тем, что, с целью повьяиения качества порошка и исключения перегрева элементов установки, рабочая часть электрода по окружности выполнена с пилообразными выступами, параметры которых определяют из соотнощения ( 5() где о( - высота выступа, м; fu. - коэффициент расхода, учитывающий сжатие струи расплава и вязкость; - ускорение свободнохо падения , Н - номинальная глубина печи для подогрева расплава,м; i - ток дуги. А; § f - удельное сопротивление расплава, Ом-м; р - градиент потенциала в столбе дуги, В/м; S - площадь сечения разливочного отверстия, м ; с/ - сумма анодного и катодного падений напряжений. В; П - количество выступов на электроде; to - частота вращения электро ,-1 Ч да, ;о Oi а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

З(51) В 22 Г 9/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОТКРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф Н(1 -р5)-d5 па а>, Sp nu) где см

I (21) 36060!7/22-02 (22) !5.04.83 (46) 15.08.84. Бюл. ¹ 30 (72) Ю.Н.Коновальченко и В.П.Федосеев (7!) Центральный научно-исследовательский институт оловянной промышленности (53) 621.762.224(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 935215, кл. В 22 F 9/14, !970.

2.Патент США № 289753, кл. 264-8, 198 1. (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА РАСПЫЛЕНИЕМ

РАСПЛАВА, содержащая камеру распыле-. ния, электрод, установленный в камере распыления под разливочным отверстием с возможностью вращения и перемещения вдоль своей оси, источник тока, подключенный к электроду и разливочному отверстию, сборник порошка, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества порошка и исключения перегрева элементов установки, рабочая часть электрода по окружности выполнена с лилообразÄÄSUÄÄ 1107966 . А ными выступами, параметры которых определяют из соотношения высота выступа, м; коэффициент расхода, учитывающий сжатие струи расплава и вязкость; ускорение свободного падения, м/с номинальная глубина печи для подогрева расплава,м; ток дуги, А; удельное сопротивление расплава, Ом м; градиент потенциала в столбе дуги, В/м; площадь сечения разливочного отверстия, м

2. сумма анодного и катодного падений напряжений, В; количество выступов на электроде; частота вращения электро-1 да, с

l! 07966

Изобретение относится к порошконои металлургии, а именно к установкам для получения металлического порошка распылением расплава.

Известна установка для получения порошка сферической формы, содержащая вакуумируемую камеру с расположенными друг над другом цилиндрическими расходуемыми электродами, соединенными с механизмом вращения и механизмом продольного перемещения, у ко-,орого электрод, соединенный с механизмом вращения, выполнен с радиусом больше радиуса электрода, соединенного с механизмом продоль- 15 ного перемещения, а вертикальные оси электродов смещены одна относительно другой на величину разницы радиусов электродов (I).

К недостаткам указанной установки р относится неконтролируемость фракции порошка и сложность автоматической системы, обеспечивающей поддержание процесса переплава.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка, работающая по методу вращающегося электрода. Пруток металла приваривают к верхнему токоподводу.. Нижний электрод представляет собой полый (охлаждаемый изнутри) счев.гзжень, вращающийся вокруг вертикальной оси. При подаче тока и возникновении дуги электрод постепенно

35 распыляется, жидкий металл стекает на нижний вращающийся электрод, где после затвердевания первоначального количества металла начинается процесс сбрасывания капель жидкого металла под действием центробежных сил к охлаждаемым стенкам (2).

К недостаткам данной установки следует отнести большую величину

45 потерь энергии, уносимой с элек— трода с охлаждающей водой, и, соответственно, низкий КПД установки, неконтролируемость размеров порошка.

Цель изобретения — повышение ка50 чества порошка и исключение перегрева установки. указанная цель достигается тем, что в установке для получения порошка металлического распылением расплава, содержащей камеру распыления, электрод, установленный в камере распыления под разливочным отверстием с возможностью вращени . и перемещения вдоль своей оси, источник тока, подключенггый к электроду и разливочному отверстию, сборник порошка, рабочая часть электрода по окружности выполнена с пилообразными выступами, параметры которых определяют из соотношения

Я f5 пи> высота выступа над цельной частью электрода, м; коэффициент расхода, учитывающий сжатие струи расплава и вязкость; ускорение свободного падения, м/с2-; номинальная глубина печи для подогрева расплава, м; ток дуги, А; удельное сопротивление расплава, Ом-м; градиент потенциала в столбе дуги, В/м:, площадь сечения разливочного отверстия, м

2. сумма анодного и катодного падений напряжений, В; количество выступов на электроде; частота вращения электрода1 где а где U — на гряжение на дуге;

О. — сумма анодного и катодного падений напряжений; градиент потенциала в столбе дуги.

Напряжение на дуге U выбирается исходя из значений заданного тока

Высота выступа есть разность порогового размера, когда дуга между двумя электродами может еще гореть, длины дуги 1 и длины столба расплавленного металла, равного расстоянию от разливочного отверстия до верх ней кромки пилообразного выступа электрода h аЗ fq- h

CT

Длина дуги определяется из выраж»вЂ” ния

1 10 7966

hcò.

Высота столба расплавленного металла

Ь выводится из условия, что время поворота электрода на величину

1 и СО должно быть равно времени t прохождения струей металла пути h ст от разливочного отверстия до выступа электрода; где со — частота вращения электрода; и — количество выступов на электроде.

Время t прохождения расплавленным металлом пути h определяем из зависимости

t

Я где Ч вЂ” объем столба расплавленного металла;

Q — расход жидкого металла через разливочное отверстие.

Объем равен ст где S — площадь осчения разливочного отверстия.

Расход жидкого металла через отверстие сечением S равен

y.s 1 2дн р 2@El

Откуда h ст пю р- — коэффициент расхода, учитывающий сжатие струи расплава и вязкость; ускорение свободного падения 9,81 м/с

Н вЂ” номинальная глубина печи для подогрева расплавленного металла. где

На фиг. l изображена установка для получения порошка распылением расплава; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Установка для получения порошка распылением расплава содержит камеру 1 распыления, над которой устадуги д, удельного сопротивления расплавленного метапла р, площади сечения разливочного отверстия S и расстояния от разливочного отверстия до верхней кромки пилообразного выступа электрода h ст

45 После распыления током порции метая ла процесс его вытекания. начинается заново, новая струя металла встречается с другим выступом электрода, ставшим на место первого в резуль5р тате поворота. Нераспылившаяся часть струи металла отбивается выступами электрода в сторону и за счет центробежных сил вращающегося электрода 5 отлетает в сборник крупной фракции 12.

К техническим преимуществам изобретения относятся: надежность и простота схемы зажигания и гашения дуги в междуэлектродном промежутке; увеличение КПД установки за счет

40 новлена печь сопротивления 2 дчя нагрева и разливки жидкого мста.ила через разливочное отверстие 3. В камере установлен вращающийся от привода 4 электрод 5, к которому через скользящий контакт 6 подводится электропитание от источника 7 тока.

Привод 4 установлен на подвижной раме 8 и может с помощью винтового привода 9 перемещаться относительно разливочного отверстия 3. На торцовой поверхности электрода 5 расположены выступы 10 пилообразной формы. В камере I установлены сборники порошка 11 и крупных фракций 12.

Установка работает следующим образом.

Печь сопротивления 2 заполняют расплавленным металлом, с помощью привода 9 устанавливают длину струи расплава (расстояние между разливочным отверстием 3 и выступом IO электрода 5). Включают привод 4, подают напряжение на источник 7 питания. Открывают разливочное отверстие 3, металл начинает литься и достигает электрода 5. В момент касания через струю металла проходит импульс тока (плотностью более IOI А/см ).

Струя металла распыляется, металл, оседая, охлаждается в камере распыления 1 и собирается в сборнике порошка ll. Чтобы обеспечить при заданной интенсивности импульсов гашение дуги, возникающий при взрыве струи металла, осуществляется вращение электрода 5, что позволяет за счет пилообразной формы выступов

10 изменять расстояние между электродами установки. Подбор и корректировка этого расстояния осуществляется с помощью привода 9, который обеспечивает контакт электрода со струей металла и прохождение тока.

11079бб

ВЦИКИ Заказ 581б/1! Тираж 775 Подписное филиа щи "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 непосредственной затраты электроэнергии на распыление струи жидкого металла; улучшение условий охлаждения нижнего электрода эа счет механического перемешивания окружающей атмосферы вращающимися выступами, а также за счет стекания с него расплавленного металла; механический отбой нераспылгнной части струи ме— талла в специальный сборник, исключение дополнительного просева порошка; воэможность автоматизации с целью стабилизации производительности и электрического режима, например, связанных с изменением межэлектродного промежутка от скорости истекания расплавленного металла.

Экономический эффект от внедрения предлагаемой установки состоит в получении более качественного порошка мелких фракций, повышении КПД установки и, соответственно, снижении расхода электроэнергии.