УСТАНОВКА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ

Установка относится к области металлургии, а именно технике и технологии получения металлических порошков из их расплавов.
Известно устройство по получению порошка (СССР, патент №1704925, 1992), в котором подача расплава в распылительный узел производится по кварцевому каналу. Использование кварцевого канала в известном устройстве не позволяет распылять расплавы тугоплавких металлов и сплавов.
Известно устройство по получению порошка (RU, патент №110312, 2011), включающее плавильную печь, бункер, рукавный фильтр, вытяжной вентилятор, источник сжатого газа, распылительную форсунку с кольцевым каналом ввода газа. В известном устройстве плавление металла производится в индукционной печи, а подача расплава в распылительный узел производится по кварцевому каналу. Использование кварцевого канала в известном устройстве не позволяет распылять расплавы тугоплавких металлов и сплавов.
Известно устройство по получению металлических порошков (RU, патент №92012945/02, 1996), включающее плавильный агрегат, промежуточную емкость, форсуночный узел, камеру распыления с постоянным уровнем воды, накопительную камеру, сборник порошка. К недостаткам известного устройства можно необходимость сушки получаемого порошка.
Известно устройство по получению металлических порошков алюминиево-магниевых сплавов (RU, патент №2191659, 2002), в котором сферические алюминиево-магниевые порошки получают распылением расплава сжатым газом, содержащим азот и кислород, в газовую азотно-кислородную среду, с последующим охлаждением, рассевом и смешиванием порошков в азотно-кислородной среде. К недостаткам известного устройства можно отнести ограничение температуры расплава в процессе распыления в пределах 550-650°С.
Известно устройство для распыления расплавов алюминия и его сплавов (RU, патент №4907312/02, 1994, прототип), включающее плавильный агрегат и вертикальный канал подачи расплава, меняющий вертикальное направление на горизонтальное. Канал имеет прямоугольное сечение, подача металла в форсунку осуществляется с помощью электромагнитного насоса. К недостаткам устройства можно отнести сложность внутреннего сечения канала и необходимость использования дополнительного оборудования для подачи металла. Кроме того, данное устройство позволяет получать порошки только из легкоплавких материалов.
В основу полезной модели положена техническая задача создания установки, которая обеспечит получение ультрадисперсных порошков тугоплавких и активных металлов и сплавов с размером частиц менее 80 мкм, улучшит условия труда и экологию производства.
Поставленная задача достигается тем, что в установке, содержащей индуктор и силовой блок индуктора, форсунку, бункер, рукавный фильтр, циркуляционный вентилятор, охладитель, канал подвода рабочего газа, согласно полезной модели индуктор выполнен многовитковым, а распыляющая форсунка, выполнена в виде разомкнутого контура и установлена под нижним витком индуктора в непосредственной близости от нижнего витка.
Форма многовиткового индуктора обуславливает зонный нагрев и оплавление торца заготовки и предотвращает движение жидкого металла вверх по поверхности заготовки. Выполнение распыляющей форсунки в виде разомкнутого контура, размещение форсунки в непосредственной близости от нижнего витка индуктора предотвращает охлаждение металла при движении от зоны плавления в центральную часть распылительной форсунки и исключает необходимость перегрева расплава, охлаждение форсунки происходит за счет отвода тепла распыляющим газом.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлена схема заявляемой установки (фиг.1), чертеж распыляющей форсунки (фиг.2) и вариантами расположения внутренних каналов форсунки (фиг.3).
Установка для распыления металлов (фиг.1) содержит силовой блок индуктора 1, индуктор 2, форсунку 3, бункер 4, рукавный фильтр 5, циркуляционный вентилятор 6, охладитель 7, канал подвода рабочего газа 8. Форсунка (фиг.2) содержит два канала подвода рабочего газа 8, сменную сопловую вставку 9, горловину 13, съемную крышку 10 и корпус 11. Сменная сопловая вставка может иметь прямоугольные сопла, расположенные на периферии вставки и параллельные ее оси (фиг.3а), или прямоугольные сопла, расположенные на периферии вставки и имеющие относительно ее оси некоторый угол отклонения (фиг.3б) для получения осевой закрутки газового потока. Корпус форсунки, крышка и сопловая вставка имеют продольный одиночный радиальный разрез, плоскость которого содержит центральную ось форсунки, и создающий одиночный разрыв в кольцевой конфигурации форсунки. Стержневую заготовку 12 закрепляют на подъемном кронштейне 14 в верхней части бункера.
Конструктивной основой установки являются бункер 4 и рукавный фильтр 5, соединенные между собой трубопроводами. Индуктор 2 и форсунка 3 закреплены на верхней части бункера, продольная ось симметрии индуктора и форсунки совпадают с продольной осью симметрии бункера, силовые выводы индуктора и подводящие каналы форсунки закреплены на боковой части бункера. Стержневая заготовка закреплена на подъемном кронштейне в верхней части бункера, продольная ось симметрии заготовки совпадает с продольной осью бункера. Вентилятор 6 закреплен на верхней крышке корпуса рукавного фильтра и соединен с ним и с бункером трубопроводами.
При работе установки заготовка 12 перемещается сверху вниз вдоль продольной оси симметрии по направлению к нижней части бункера, при этом направление перемещения совпадает с продольной осью симметрии индуктора и форсунки. Начальное положение заготовки - нижний торец заготовки находится в одной плоскости с верхним витком индуктора, конечное положение заготовки - верхний торец заготовки находится от верхнего витка индуктора на расстоянии 2…5 диаметров заготовки. При работе установки происходит перемещение газового потока от выходного патрубка циркуляционного вентилятора в верхнюю часть бункера, затем вдоль продольной оси бункера в его нижнюю часть, затем в нижнюю часть корпуса рукавного фильтра, через рукавный фильтр, охладитель, затем во входной патрубок циркуляционного вентилятора.
Охлаждение порошка после получения происходит с помощью балластирующего газа того же состава, который используется в форсунке. Газ циркулирует по замкнутому контуру через фильтр и охладитель, что уменьшает его расход для охлаждения порошка. Избыток давления газа сбрасывается в атмосферу.
Использование индукционной печи большой мощности позволяет распылять металлы и сплавы с высокой температурой плавления. Принцип бесконтактного плавления исключает взаимодействие расплава с футеровкой, что позволяет распылять активные металлы и сплавы. Кроме того, отсутствие футеровки упрощает обслуживание установки и позволяет распылять материалы широкого диапазона температур плавления и химического состава.
Установка (фиг.1) работает следующим образом: силовой блок индуктора 1 осуществляет электропитание и охлаждение индуктора 2. Стержневая заготовка 12 поступает вдоль продольной оси в индуктор, где расплавляется. Расплавленный металл под действием силы тяжести поступает в центральную часть форсунку 3, где производится его распыление при помощи сжатого газа. Распыленный металл охлаждается балластным газовым потоком, подаваемым циркуляционным вентилятором 6, и оседает на дне бункера 4 и на рукавном фильтре 5. Отработанный газ с избыточным давлением выбрасывается в атмосферу.