Устройство для диспергирования материала экстракцией расплава

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению волокна и игольчатого или чешуйчатого порошка затвердеванием расплава на вращающемся кристаллизаторе, и может быть использовано для получения металлов и сплавов в микрокристаллическом и аморфном состоянии с метастабильной структурой и пересыщенной концентрацией легирующих элементов, для уменьшения макро- и микроликваций и уменьшения размеров зерна за счет высоких скоростей охлаждения. Сущность: при получении волокна и игольчатого или чешуйчатого порошка затвердеванием расплава на вращающемся кристаллизаторе плавление материала осуществляется излучением от источника нагрева, причем источник нагрева расположен по разные стороны каждой рабочей кромки диска. Предлагаемое изобретение позволяет снизить себестоимость продукции. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению волокна и игольчатого или чешуйчатого порошка затвердеванием расплава на вращающемся кристаллизаторе, и может быть использовано для получения металлов и сплавов в микрокристаллическом и аморфном состоянии с метастабильной структурой и пересыщенной концентрацией легирующих элементов, для уменьшения макро- и микроликваций и уменьшения размеров зерна за счет высоких скоростей охлаждения.

Известно устройство для получения быстрозатвердевших частиц и волокон методом экстракции расплава [1] где расплавленный материал, находящийся в обогреваемом тигле, извлекается в виде волокон вращающимся диском-кристаллизатором. Недостатком устройства является взаимодействие тигля с расплавом, что не позволяет получать тугоплавкие и химически активные материалы.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для диспергирования волокон и порошкообразных частиц из расплава химически активных металлов, содержащее вакуумную камеру с зоной нагрева, расходуемые прутки с установленным под этими прутками охлаждаемым диском-кристаллизатором с рабочими кромками, узел подачи с обоймой расходуемых прутков, электронно-лучевую установку с пультом управления, блок сканирования электронного луча, вмонтированный в пульт управления ЭЛУ, расположенные на боковой стенке камеры датчики температуры, пульт управления установкой, блок обработки сигнала и обратной связи, обеспечивающий нагрев и получение расплава в виде капель с заданной температурой и геометрией одновременно на нескольких расходуемых прутках из одного или нескольких материалов [2] Это устройство имеет ряд недостатков, т.к. при плавлении материала электронным лучом или лазерным излучением используется дорогостоящее оборудование, потребляющее значительное количество электрической энергии.

Рассмотренные источники нагрева носят направленный характер и для проплавления всего объема материала и образования устойчивой капли расплава стержень приходится вращать вокруг продольной оси. Вращение стержня вызывает биение расплава относительно рабочих кромок диска, приводит к прерыванию контакта и снижению производительности.

Задача изобретения снижение затрат при производстве продукции.

Решение указанной задачи достигается тем, что источник нагрева расположен по разные стороны каждой рабочей кромки диска.

В качестве нагревателя можно использовать ленту из тугоплавких металлов и сплавов на их основе (W, Mo, Ta, Nb) или проволоку из этих материалов, изогнутых в виде плоской спирали.

Если стоимость лазерной установки ЛН-1,2 номинальной мощностью излучения 1,2 кВт в ценах декабря 1994 г. составляет 100 млн. руб. а потребляемая мощность 29 кВт, то стоимость резистивного блока нагревателей с трансформатором и тиристорным блоком управления составляет 1 млн. руб. а потребляемая мощность 4 7 кВт. Аналогичное соотношение затрат характерно и при сопоставлении ЭЛУ и предлагаемого устройства.

Устройство состоит из вакуумной камеры 1, механизма подачи прутка в зону диспергирования 2, прутка 3, диска-кристаллизатора 4 с рабочей кромкой, источника нагрева 5, расположенного по разные стороны рабочей кромки.

Из вакуумной камеры 1 удаляется воздух и создается нейтральная атмосфера. Источник нагрева 5 под воздействием пропускаемого через него электрического тока разогревается до заданной температуры. Диск-кристаллизатор 4 приводится во вращение. С помощью механизма подачи 2 пруток 3 подается в зону нагрева и находится там до образования на его нижнем торце висящей капли расплава. После образования висящей капли, она приводится в соприкосновение с вращающимся диском-кристаллизатором, на рабочей кромке которого происходит затвердевание расплава в виде волокна.

Пример 1. Получение волокон из нержавеющей стали Х18Н10Т. Пруток диаметром 10 мм зажимается в патроне технологического манипулятора и подводится к вращающемуся со скоростью 300 об/мин медному диску-кристаллизатору. Плавление прутка осуществляется между двумя ленточными нагревателями из молибдена размером 25х50 мм каждый (фиг.1). Получены волокна толщиной 40 80 мкм.

Пример 2. Получение волокон титана и его сплавов ВТ6. Три полых стержня из титанового сплава диаметром 14 мм и толщиной стенки 2,5 мм зажимается в технологическом манипуляторе и подводится к рабочим кромкам вращающегося со скоростью 1700 об/мин медного диска-кристаллизатора. Плавление стержней осуществляется между плоскими спиралями из вольфрамовых прутков диаметром 4 мм (фиг.2). Получены волокна толщиной 30 40 мкм.

Сравнительные данные по затратам при производстве волокон приведены в таблице.

Плавление стержня, расположенного внутри нагревательного элемента, позволяет отказаться от вращения образца вокруг своей оси и повышает стабильность контакта капли расплава с вращающимся диском, так как устраняет радиальное биение прутка относительно рабочих кромок диска-кристаллизатора и тем самым повышает производительность процесса и стабильность геометрических размеров, получаемых волокон.

Источники информации: 1. Патент США N 3812901, кл. 164-87, 1974.

2. Авт. св. N 1790474, опублик. 23 01 93 г.

Формула изобретения

Устройство для диспергирования материала экстракцией расплава тугоплавких и химически активных материалов, содержащее вакуумную камеру с зоной нагрева, расходуемые прутки с установленными под прутками охлаждаемым вращающимся диском-теплоприемником, источник нагрева, отличающееся тем, что источник нагрева расположен по разные стороны каждой рабочей кромки диска.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3