203691. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémek, illetve ötvözetek gyors hűtéssel történő porlasztására
1 HU 203691 B 2 További hátránya még ennek a megoldásnak, hogy rendkívül kényes a porlasztófej megfelelő konstrukciójának kialakítása és beszabályozása. A jelen találmánnyal ezért olyan eljárás és berendezés kialakítása a célunk fémek, illetve ötvözetek gyorshűtéssel történő porlasztására, amely lehetővé teszi, hogy a kisnyomáson történő porlasztás során is gyors dermedést érjünk el és elkerülhető legyen az olvadékcseppeknek a porlasztóhenger falán történő felütközése és ezáltal lehetővé váljék jó minőségű, gyorshűtött szemcsék olcsó berendezéssel és egyszerű technológiával történő biztonságos előállítása. A kitűzött feladatot úgy oldottuk meg, hogy az eljárás során, amikor is fémolvadékot olvasztótégelyből porlasztóhengerbe csurgatunk és a tégelyből történő kilépés után porlasztó gázzal fonalakra, majd cseppekre bontjuk, a találmány szerint a porlasztott szemcséket másodlagos gázsugárral, illetve gázsugarakkal tereljük el a porlasztóhenger falától oly módon, hogy a porlasztóhenger kerülete mentén a palást alkotóival hegyesszöget, célszerűen 30-60°-os szöget bezáró irányban 0,1-1 MPa nyomású gázt fúvatunk a porlasztóhengerbe. A befúvatást a porlasztóhenger felső részén és adott esetben alsó részén végezzük. A befúvatott másodlagos gáz a porlasztógázhoz hasonlóan célszerűen argon vagy nitrogén. A találmány szerinti berendezés az olvasztótégelyen, gázfúvókán és porlasztóhengeren kívül a porlasztóhenger felső és/vagy alsó részén a porlasztóhenger palástjával hegyesszöget, célszerűen 30-60*-os szöget bezáró kőrfúvókát tartalmaz. A körfúvóka lehet résfúvóka vagy furatokkal ellátott csőgyűrű, ahol a résméret, illetve a furatok átmérője 0,5-2 mm. A felső körfúvóka célszerűen a porlasztófúvóka alatt h-0,1-0,4 H távolságban van elrendezve, ahol a H a porlasztóhenger magassága. Az alsó körfúvóka célszerűen közvetlenül a porlasztóhenger alsó kúpos része fölött van elhelyezve. A találmány szerinti megoldásnál a porlasztóhenger palástja mentén befúvatott másodlagos inert gázsugár megakadályozza, hogy a szemcsék a porlasztóhenger falának ütközzenek, akkor is, ha csak viszonylag kisnyomású porlasztógázt alkalmazunk és a szemcsék dermedés! sebessége a hagyományos módon viszonylag kicsi lenne. A gázsugár ugyanis egyrészt védőernyőszerű - en eltereli a szemcséket a porlasztóhenger falától, másrészt másodlagos hűtést biztosít, azaz meghosszabbítja ütközésmentes pályájukat, gyorsítja a dermedést és lehetővé teszi a gömbformában történő megdermedést. A berendezés tehát nem drágább, mint a hagyományosan alkalmazott kisnyomású porlasztóberendezések, ugyanakkor az alkalmazott megoldás biztosítja az eddig csak nagynyomású berendezésekben előállítható jó minőségű fémpor gyártását. A találmány további részleteit kiviteli példán, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az l.ábra a találmány szerinti berendezés egy célszerű kiviteli alakjának vázlata. A rajzon látható, hogy a berendezés felső részén helyezkedik el az oxidkerámiából. készült 1 tégely, amelyben 2 fémolvadékot állítunk elő. Az 1 olvasztótégely alatt 3 porlasztófej van elrendezve és ehhez csatlakozik a 4 gázbevezetés, amelyen át az inert porlasztógáz kerül a 3 porlasztófejbe. Az 1 tégely és a 3 porlasztófej H magasságú 5 porlasztóhengerre van erősítve. Az 5 porlasztóhenger csőalakú tartály, amely alul 6 kúpos szakasszal van ellátva. A 6 kúpos szakasz alján 7 gyűjtőtartály van. Ebben gyűlik öszsze a berendezésben előállított gyorshűtött fémpor. Az 5 porlasztóhenger felső részén 8 gázkivezetés van és ez alatt helyezkedik el a 9 felső körfúvóka, a 3 porlasztófejtől h távolságra. A bemutatott kiviteli alak 10 alsó kőrfúvókát is tartalmaz. Ez közvetlenül a 6 kúpos szakasz fölött van az 5 polasztóhenger falára erősítve. A 9 felső és 10 alsó körfúvóka olyan gyűrűalakú csővezetékként van kialakítva, amely körben 11 furatokkal van ellátva. Ezeken a 11 furatokon át áramlik ki a bevezetett inert gáz. All furatok az 5 porlasztóhenger palástjával a szöget zárnak be, így a kiáramló gáz kúpos gázfüggönyt alkotva megakadályozza, hogy a porlasztás során a szemcsék az 5 porlasztóhenger palástjának ütközzenek és ugyanekkor gyorsítja a fém dermedését. A berendezés beindítása után, amikor az 1 olvasztótégelyben kialakul a 2 fémolvadék, felemeljük a 12 zárórudat és ekkor 13 olvadéksugár jelenik meg az 1 olvasztótégely aljánál. A13 olvadéksugarat a 3 porlasztófej 14 fúvókéiból kiáramló inert gáz előbb 15 fonalakká, majd 16 szemcsékké bontja. A16 szemcsék kúp alakban haladva az 5 porlasztóhenger palástja felé röpülnek, de a 11 furatokon kiáramló gázfüggöny eltéríti őket és hűlésüket tovább gyorsítva lefelé irányítja aló szemcséket. Ezek megdermedve és a 10 alsó körfúvókákon kiáramló gáz által tovább terelve jutnak a 7 gyűjtőtartályba. A találmány szerinti berendezésben ily módon kialakított fémszemcsék igen jó minőségűek, amint azt az alábbi példák mutatják. 1. példa Az ábrán bemutatott berendezésben Al-Fe4 port állítottunk elő. Az olvasztási hőmérséklet 850 °C volt, a porlasztáshoz pedig 0,5 MPa túlnyomású argongázt használtunk. A körfúvókán 0,3 MPa túlnyomású nitrogéngázt Vezettünk be. A kísérlet során 1 kg anyagot porlasztottunk 15 másodperc alatt 2000 mm átmérőjű és 4000 mm hosszúságú porlasztóhengerben. A porlasztóhengerben csak felső körfúvóka volt elrendezve, a porlasztófejtől 1500 mm távolságra. A körfúvókák furatainak átmérője 0,6 mm volt, a furatok 20°-os osztásban helyezkedtek el a porlasztóhenger palástjával bezárt szögük 30° volt. A körfúvóka 25 mm-es átmérőjű rozsdamentes acélcsőből készült. 2. példa Al-Fe9 ötvözetből készítettünk gyorshűtött port Az olvasztási hőmérséklet 950 °C volt, porlasztógázként argont alkalmaztunk, 0,5 MPa túlnyomás mellett. Felső 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
