Установка для получения металлических порошков из расплавов металлов и сплавов
APPARATUS FOR PRODUCING METAL POWDERS FROM MOLTEN METALS AND ALLOYS

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, а именно к технике и технологии получения металлических порошков из их расплавов.
Известно устройство по получению металлических порошков (патент RU 2017589, 1994), включающее камеру распыления, размещенную над ней вакуумную камеру с индукционной плавильной печью, шиберный затвор, установленный на камере распыления, порошкосборник, закрепленный на шибере, держатель с внутренней цилиндрической расточкой, керамический металлопровод, диспергирующий узел, выполненный в виде составной форсунки с кольцевой дюзой. К недостаткам известного устройства можно отнести большие габариты и сложность регулирования скорости подачи расплава в распыляющую форсунку.
Известно установка для получения металлических порошков распылением расплавов (патент RU 2229960, 2004), содержащая плавильную печь, форсунку, распылительную камеру, выполненную в виде трубы переменного сечения с отношением диаметров в начале и в конце трубы 1:(0,7-0,3) при длине трубы от 5 до 10 от ее среднего диаметра, бункер для сбора крупных фракций порошка, сепаратор-классификатор и пылеулавливающую систему, состоящую из циклона, рукавного или жидкостного фильтра. К недостаткам известной установки относится отсутствие возможности плавления металла в защитной среде и эжекционный принцип подачи расплава в распылительную форсунку, ограничивающий возможность регулирования удельного расхода жидкого металла.
Известна установка для получения порошков алюминия, магния и их сплавов (патент RU 2158659, 2000). Установка содержит плавильную печь, промежуточную емкость для расплава, форсунку, пылеосадитель и пылеулавливающие аппараты в виде циклонов и рукавных фильтров, соединенные трубопроводами в замкнутую систему с газодувкой и компрессором, при этом перед газодувкой установлен жидкостной фильтр, циклоны в нижней части соединены с пылеосадителем в единый разгрузочный узел и имеют патрубки для поддува газа. К недостаткам известной установки относится эжекционный принцип подачи расплава в распылительную форсунку, ограничивающий возможность регулирования удельного расхода жидкого металла.
Известна пульверизационная установка для распыления расплавленного алюминия, магния и их сплавов (патент RU 2095196, 1997). Установка включает плавильную печь с выносным карманом, распылительную камеру и форсунку, соединенные между собой транспортными металлопроводами. К недостаткам известной установки относится эжекционный принцип подачи расплава в распылительную форсунку, ограничивающий возможность регулирования удельного расхода жидкого металла, а также ограниченность сортамента распыляемых сплавов.
Известно устройство для получения металлических порошков (патент RU 2183534, 2002). Устройство содержит металлоприемник, рабочую форсунку с кольцевой полостью подвода энергоносителя и двумя рабочими соплами, камеру распыления, снабженную каналами охлаждения для охлаждающей жидкости; устройство также снабжено дополнительной форсункой цилиндрической формы с резьбовым концом у одного основания и внешним конусом у другого, дополнительная форсунка имеет камеру параболической формы с радиальными отверстиями ввода энергоносителя и сужающимся книзу критическим сечением и камеру распыления конической формы, металлоприемник выполнен в виде полого усеченного конуса и размещен в параболической камере с возможностью осевой регулировки и образует с критическим сечением кольцевое сопло, при этом дополнительная форсунка герметично соединена с металлоприемником трубопроводом подвода расплава и прикреплена к корпусу рабочей форсунки, дополнительно устройство снабжено классификатором. К недостаткам известной установки относится эжекционный принцип подачи расплава в распылительную форсунку, ограничивающий возможность регулирования удельного расхода жидкого металла, а также необходимость сушки полученного порошка.
Известна установка для распыления жидких металлов (патент RU 110312, 2011), выбранная заявителем в качестве ближайшего аналога. Установка включает плавильную печь, бункер, рукавный фильтр, вытяжной вентилятор, источник сжатого газа, распылительную форсунку с кольцевым каналом выхода газа и центральным сквозным каналом, герметичную рабочей полостью, имеющую каналы подвода и отвода вытесняющего газа. К недостаткам устройства можно отнести сложность формы канала подачи расплава, ограничивающую выбор используемого огнеупорного материала, а также используемая схема герметизации и ударного наддува рабочей полости плавильного агрегата, предполагающая механические нагрузки на плавильный тигель и не обеспечивающая достаточной защиты расплава от окисления.
В основу изобретения положена техническая задача создания установки, которая обеспечит получение из расплавов металлов и сплавов сферичных порошков с размером частиц до 160 мкм, а также улучшит условия труда и экологию производства.
Поставленная задача решается тем, что в установке для получения металлических порошков из металлов и сплавов, содержащей плавильную печь, тигель, защитный корпус, бункер, фильтр очистки газа, источник сжатого газа, распылительную форсунку, подача расплава в которую осуществляется через вертикальный канал подачи расплава под действием наддува сжатым газом герметичной рабочей полости, имеющей каналы подвода и отвода сжатого газа, через управляющий клапан, установленный на канале подвода сжатого газа, согласно предложению, плавильная печь с тиглем для расплава помещена внутрь герметичной рабочей полости, являющейся внутренней полостью защитного корпуса, перед фильтром очистки газа установлен циклон, а бункер и циклон оснащены охлаждаемыми емкостями для сбора порошка.
Наличие герметичной рабочей полости, в которую помещена плавильная печь с тиглем для расплава, обеспечивает защитную среду, препятствующую окислению металла в период плавления, а также снижает механические нагрузки на плавильный тигель в момент наддува. Использование циклона снижает содержание мелких частиц в газе на входе в фильтр и улучшает экологичность производства, а наличие охлаждения емкостей для сбора порошка ускорит процесс охлаждения и выгрузки материала и уменьшит вероятность окисления поверхности частиц.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема заявляемой установки.
Установка содержит плавильную печь 1, плавильный тигель 2, защитный корпус 3, бункер 4, фильтр очистки газа 5, источник сжатого газа (на рисунке не показан), распылительную форсунку 6, подача расплава в которую осуществляется через вертикальный канал подачи расплава 7 под действием наддува сжатым газом герметичной рабочей полости 8, имеющей канал подвода сжатого газа 9, через управляющий клапан 11, отвод газа из рабочей камеры осуществляется через канал 10 с использованием клапана 12.
Особенностью данной установки является то, что, что плавильная печь 1 с тиглем 2 для расплава помещена внутрь герметичной рабочей полости 8, являющейся внутренней полостью защитного корпуса 3, перед фильтром очистки газа 5 установлен циклон 13, а также тем, что бункер 4 и циклон 13 оснащены охлаждаемыми емкостями для сбора порошка 14.
Установка работает следующим образом.
В плавильной печи 1 осуществляют выплавку металла, затем с помощью управляющего клапана 11 через канал подвода газа 9 осуществляется наддув рабочей полости 8, расплавленный металл через канал подачи 7 подается в распыляющую форсунку 6, двухфазный поток газа и частиц формируется внутри бункера 4, удаление мелкой фракции из газового потока осуществляется в циклоне 13. Очистка газа осуществляется в фильтре 5. Выгрузка порошка осуществляется из охлаждаемых емкостей 14.