MX2011008947A - Produccion de particulas metalicas esfericas. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un aparato para producir partículas metálicas esféricas que tienen uniformidad de tamaño y forma de una fusión y a, un método para producir las partículas metálicas esféricas de una fusión de metal altamente reactiva que tiene uniformidad de tamaño y forma, comprendiendo las siguientes etapas: fundir la materia prima de metal bajo un sello hermético; transportar la fusión de metal en un tubo de granulación cerrado desde el horno de fusión hacia al menos una salida de fusión; descargar la fusión de la salida de fusión por medio de una placa giratoria en la forma de gotas discretas hacia una corriente de fusión que se desintegra en gotas al momento que golpea la placa giratoria; conducir un flujo de gas de protección hacia la región de la fusión que sale de la salida de fusión, recolectar la fusión sobre la placa giratoria en la forma de una gota de fusión discreta, solidificar las gotas de fusión en partículas granuladas mediante contacto con la superficie más fría de la placa giratoria, y conducir las partículas granuladas fuera de la placa giratoria para envasado/procesamiento adicional.

Description

PRODUCCION DE PARTICULAS METALICAS ESFERICAS RESUMEN La presente invención se relaciona con un dispositivo para la producción de partículas metálicas esféricas de alta uniformidad de tamaño y forma; con métodos para la producción de partículas metálicas esféricas de alta uniformidad de tamaño y forma y con el uso del método.

La invención comprende además el granulado producido por medio del método, dispositivos y sistemas de la invención. Las partículas de granulado así producidas son apropiadas en particular, por ejemplo, para aplicaciones donde se desea una fluidez particular del granulado en lo posible sin presentación de abrasión o de partículas con tamaño de grano menor, como es el caso en el tixo-moldeo.

Metales fundidos que contienen impurezas como óxidos de metales, nitruros de metales, siliciuros metálicos, compuestos mezclados de estos o componentes de metales extraños y los aditivos usuales son las materiales primas usuales para la producción de granulados metálicos. En particular en el caso de magnesio y otros metales no nobles se forman por reacción con la atmósfera en el horno de fundición y con el material de crisol si este es parcialmente disuelto por la masa fundida o se desprende material de éste, óxidos y nitruros que, entre otros efectos, tapan las salidas para la masa fundida. Algunas impurezas, en caso del magnesio por ejemplo sus óxidos, son más pesadas que el metal liquido, de modo que bajan en la masa fundida y forman sedimentos en el piso y en restricciones del flujo como en la salida, o en regiones más frías de una instalación. Además pueden formarse por reacción con el material del crisol del horno de fundición, fases intermetálicas que también se acumulan en este lodo. Todo esto tapa las aberturas de salida, estrangulan tuberías y conllevan una composición irregular del granulado.

En principio hay dos opciones para producir polvos metálicos: a) Métodos mecánicos en que se producen partículas por mecanización o granulación de partes fundidas, y b) Métodos de fundición en que gotitas de la masa fundida se solidifican y forman luego las partículas. Métodos mecánicos: Un dispositivo mecánico de granulación o dispositivo de mecanización puede producir partículas de estructuras muy finas que carecen, sin embargo, de redondez que conlleva una baja fricción interna del granulado al vibrarlo, desplazarlo y comprimirlo. Estas partículas exhiben frecuentemente una uniformidad pobre del tamaño de grano y de la forma de grano, y desde luego no son esferoides. Además es costoso, si no imposible, producir por medio de granulación mecánica granulados con granos en lo posible esféricos. Finalmente, el proceso en sí es caro porque el arranque de viruta mecánico de lingotes etc. es costoso y se queda uno con gran cantidad de material restante no mecanizado que tiene que regresarse al proceso de fundición. Granulados metálicos que son producidos por medio del método de mecanización sufren además frecuentemente de composiciones no uniformes porque irregularidades como inclusiones del lingote son transferidas al polvo.

En particular se genera una alta proporción fina (< 0.8 mm) . Estas partes pequeñas pueden atorarse en la máquina de fundición por inyección entre las almas de tornillo de extrusión y el cilindro. La consecuencia es que el tornillo revolucione en forma irregular a causa de fluctuaciones de par. Se presenta una dosificación carente de uniformidad. Esto puede conllevar menoscabo en la estabilidad del proceso. Además, una mayor proporción fina aumenta el riesgo de una explosión. Se puede salir el granulado de la mezcla durante el transporte de modo que crece la proporción fina. Proporción fina adicional puede generarse a causa de los granos de granulados filosos lo que incrementa el problema precedente. Se generan también granos grandes que pueden ser más grandes que la profundidad de paso del tornillo en la región de entrada. También esto puede conllevar un atoramiento del tornillo. Métodos de fundición Dispositivos convencionales y métodos para la producción de granulado o polvo de una masa fundida usan atomización por toberas en que metal fundido -frecuentemente mezclado con gas- es atomizado a gran velocidad en forma explosiva de una tobera, lo que, más bien, produce partículas irregulares, o producen granos redondos por medio del, así llamado, método de disco rotatorio en que metal fundido gotea de un recipiente u horno de masa fundida sobre un disco en rotación y de allí es arrojado mientras se enfría - preferentemente contra una corriente de gas ascendiente que frena la velocidad de caída de las gotitas y aplana así su forma de gota alargada durante la caída. Este método produce partículas relativamente redondas. Pero se ha detectado también que las bolitas producidas de masas fundidas forman una estructura de grano sustancialmente más fina en comparación con partículas producidas de masas fundidas pulverizadas siendo aquellas particularmente ventajosas en la fundición por inyección de metales (Czerwinski F. ; Materials Science and Engineering A 367, 2004, p. 261 - 271) .

Metales que son muy reactivos en la masa fundida como magnesio y sus aleaciones, que siempre son más deseables por ser materiales ligeros y que se obtienen frecuentemente de chatarra de fundición por inyección de magnesio, son problemáticos porque son altamente reactivos en la masa fundida. Es un problema, por ejemplo, que las salidas para el magnesio liquido de recipientes de masa fundida -sean estas una tobera o un simple tubo de salida - se tapan con facilidad por los óxidos formados de la masa fundida y conllevan entonces fácilmente una interrupción de la producción.

Dispositivos convencionales de platos rotatorios para la producción de bolitas metálicas comprenden medios para la fusión de metales y para verter del metal sobre una base en rotación que arroja el metal fundido formando partículas esferoides. Asi, por ejemplo, JP 51-64456, JP 07-179912, JP 63-33508 y JP 07-173510. Dispositivos de disco rotatorio típicos así producen polvo esferoide con una esfericidad relativamente mala, microdimensiones limitadas y uniformidad de composición y de forma susceptibles de mejora.

Es, por lo tanto, objetivo de la invención mejorar la producción de granulados metálicos esferoides como de metales ligeros y en particular de metales alcalino térreos.

El objetivo se logra inventivamente por medio de un dispositivo que tiene las características de la reivindicación 1, de un método según la reivindicación 7 y de un granulado de magnesio según la reivindicación 11. Perfeccionamientos ventajosos son desprendibles de las reivindicaciones dependientes.

Inventivamente se desplaza el metal fundido de un horno de fundición en un tubo (5) de granulación a aberturas (16) de salida de masa fundida a una cámara (20) de granulación. El dispositivo comprende además un plato (1) rotatorio de granulación debajo del tubo (5) de granulación, mismo que tiene al menos una salida para un chorro de metal fundido sobre el plato (1) rotatorio; el plato (1) rotatorio recolecta el metal fundido que está goteando en forma de gotas redondas de la al menos única salida del tubo (5) de granulación. Las gotas de masa fundida solidifican en la superficie fría del plato rotatorio formando partículas (12) de granulado. Un dispositivo (15) de alimentación de gas de protección lleva gas especialmente seleccionado al chorro de metal fundido saliente de las aberturas (16) de salida de masa fundida a una cámara (20) de granulación del modo que impiden un contacto del chorro de metal fundido con aire y una oxidación del metal. La alimentación del gas puede realizarse a contracorriente, perpendicular al chorro de masa fundida y oblicua hasta paralela al chorro de masa fundida. Opcionalmente puede preverse un movimiento pulsante ascendiente y descendiente del tubo (5) de granulación para separar el chorro masa fundida gotas discretas .

El plato (1) rotatorio de granulación es venta osamente enfriado. Para evitar precipitaciones en el tubo (5) de granulación etc. puede ser conveniente que el tubo (5) de granulación esté calentado. El tubo (5) de granulación posee en una modalidad una brida ciega. Esto permite acumular fácilmente una alta presión y se expulsa asi con rapidez la masa fundida. En otra modalidad el tubo (5) de granulación regresa al horno (3) de fundición lo que garantiza que la mezcla se entremezcle regularmente y una alta reproducibilidad de la composición de las partículas. Frecuentemente es conveniente prever una bomba de desplazamiento en/junto al horno (3) de fundición para el transporte del metal fundido al/en el tubo (5) de granulación .

Un método inventivo para la producción de partículas metálicas redondas con mayor uniformidad de tamaño y esfericidad comprende las siguientes etapas: - fundir la materia prima metálica; - transportar el metal fundido a un tubo de granulación que tiene al menos una salida para masa fundida para la corriente de masa fundida; - dispersar el metal fundido en pequeñas gotas esferoides por medio de la conducción de al menos una corriente de masa fundida del tubo de granulación en atmósfera de protección a un plato rotatorio; - enfriar y apoyar la separación del chorro de metal en gotitas discretas de metal por medio de la conducción de un gas inerte refrigerante en la corriente de masa fundida opcionalmente acompañado de un movimiento ascendente y descendente pulsante del tubo (5) de granulación, y - enfriar y dispersar las gotitas de metal por medio del plato rotatorio en rotación acompañado de solidificación de estas de modo que forman partículas de granulado discretas.

Metales típicos que son procesados según el método de granulación inventivo a causa de la alta reactividad de la masa fundida son seleccionados del grupo que consiste de Al, Mg, Ca, Zn y sus aleaciones; pero el método puede usarse también para otros metales.

A causa de la gran reactividad del metal fundido es conveniente que la fusión del metal y la manipulación de la masa fundida se lleve a cabo en una atmósfera de gas controlada. También el enfriamiento de las gotitas dispersadas por medio de gas se realiza ventajosamente mediante un gas de refrigeración previamente definido de uno o varios gases inertes en una cámara 20 de granulación abierta o cerrada que ofrece una atmósfera controlada.

Gracias al método inventivo es posible producir partículas esferoides con estructura de grano fina y gran uniformidad de forma y tamaño de la masa fundida. Semejantes partículas con estructura fina de grano son apropiadas en particular para aplicaciones como tixo-moldeo, sinterizado, moldeo por inyección de metal y otros métodos similares de metalurgia de polvos.

El método inventivo es apropiado de manera particularmente ventajosa para la producción de granulado de magnesio o de aleaciones de magnesio.

Definiciones : Por metal se entiende en lo que sigue también las respectivas aleaciones de éste y el metal con impurezas menores.

Por esferoide se entiende toda forma redonda como, por ejemplo, esferas, formas de lente, formas elípticas, etc. que no tienen cantos filosos o esquinas.

Debido a que la producción del granulado se realiza ahora directamente de la masa fundida mediante goteo de la masa fundida de aberturas sobre un plato rotatorio puede evitarse un mecanizado adicional y le inversión correspondiente. Además es posible lograr una distribución de grano muy estrecha con una forma de grano redonda hasta en forma de lente, para lo cual se requería hasta ahora unos métodos de arranque de viruta aparatosos y se producía también mucho desperdicio. Así es posible evitar inventivamente desperdicio y se pueden suprimir etapas del método.

En el caso de metales alcalinos férreos muy poco nobles como magnesio o calcio o las aleaciones de éstos simplemente no es posible hasta ahora aplicar el método conocido de disco rotatorio sino se tienen que tomar también medidas especiales para la protección del metal fundido altamente reactivo, en particular en crisoles con gran superficie.

Inventivamente se evita en lo posible el acceso de gases que reaccionan con la masa fundida como, vapor de agua, oxígeno, nitrógeno. La fundición se lleva a cabo para ello debajo de una capa protectora o atmósfera de protección y el desplazamiento de la masa fundida a través de un sistema de tubería cerrado a las aberturas de salida o toberas.

A continuación se explica la invención con más detalle por medio de una aleación de magnesio; pero también es apropiado para otros metales altamente reactivos en fundición.

Como gas en el propio horno de fundición son apropiados los gases más diversos, ya sea un gas inerte o también un gas reactivo como mezclas de aire seco, nitrógeno o dióxido de carbono con dióxido sulfúrico, hexafluoruro sulfúrico o R134a, encima de la masa fundida lo que conlleva la generación de una capa protectora en la superficie del baño de fusión. El tubo de transporte que desplaza el metal liquido del horno de fundición a la estación de atomización es calentado para impedir depósitos de magnesio o de sus compuestos a causa de convección térmica en el tubo de transporte; se tiene que cuidar una distribución de lo más uniforme posible a lo largo del tubo. El especialista está familiarizado con las medidas correspondientes. La masa fundida puede llevarse en circulo lo que establece un regreso continuo de la masa fundida no vertida sobre el plato rotatorio al horno de fundición y, con ello, que se entremezcle permanentemente el volumen de masa fundida, obteniendo asi una buena homogeneidad del producto y una distribución homogénea de temperatura. Ventajosamente se tiene una velocidad alta de corriente en el tubo, den modo que impurezas (e. g. óxidos) son desplazados permanentemente y no se depositan en el tubo y tapan a este por dentro.

Pero también es posible operar con un tubo de granulación sin retorno, lo que conlleva la acumulación de mayores presiones en el tubo y un paso más rápido.

También formas combinadas son posibles en que se frena el retorno de la masa fundida al horno de fundición por medio de una válvula y se pueda regular asi la presión den el tubo de granulación en las aberturas de descarga o toberas. La presión en las aberturas de descarga puede cambiarse también dinámicamente durante el proceso de granulación, lo que impide el tapado de las aberturas de salida o un depósito ya formado puede ser desprendido nuevamente. Si se usa una bomba de metal, es posible realizar semejante regulación de presión no sólo por medio de una válvula en el retorno, sino también mediante una regulación de la tubería de transporte de la bomba.

El tubo puede calentarse por área completa o sólo por secciones, e. g. sólo en la parte inferior para aumentar justamente allí la convección y evitar el depósito de productos reactivos de la masa fundida.

Para dar forma a las partículas en formación es indispensable observar las diferencias de velocidad entre las gotas y el gas que las envuelve. La forma y el tamaño de las partículas son influenciados además, entre otros factores, por densidad, viscosidad, tensión superficial y diámetro del chorro saliente de la abertura de descarga (diámetro de tobera, material de tobera) .

Conforme aumente la velocidad se presentan: goteo, dispersión de Rayleigh, dispersión por ondas, atomización (estos conceptos son explicados en Schubert, Handbuch de mechanischen Verfahrenstechnik, tomo 1, Verlag iley VCH, 2001, al que se remite en su contenido completo para evitar repeticiones) . La dependencia del tamaño de gota ya fue calculada por Schmidt (Schmidt, P. : "Zerstáuben von Flüssigkeiten" - Übersichtsvortrag Apparatetechnik, Universidad de Essen 1984, al que se remite en su contenido completo) . La presión estática máxima que resiste una gota antes de su descomposición fue calculada por Schmidt 1984 y Vauck 200 (Vauck, W.R.A.: Grundoperationen chemischer Verfahrenstechnik, DVG Verlag, ed. 11, 2000, al que se remite en su contenido completo) . Tan pronto la presión dinámica rebasa la presión estática se presenta dispersión de Rayleigh. Esto permite calcular el tamaño de gotitas para determinadas aleaciones y parámetros de la instalación y controlar por este medio en parte la magnitud de partículas.

Un problema es que se ha observado también que las toberas de descarga se tapan también de fuera, es decir, se forman depósitos en la salida del metal fundido de la tobera. Se tiene que evitar, por lo tanto, la formación de óxidos, nitruros, etc. Esto se logra del modo que se trabaja con gas de protección. En una instalación completamente encapsulada se puede tener cualquier gas de protección; en caso de instalaciones (parcialmente) abiertas es conveniente que el gas de protección sea más ligero que el aire y fluye asi contra las gotas en caída, de modo que se impide el acceso de gases indeseables como oxígeno/nitrógeno a las toberas, lo que conlleva la formación de depósitos indeseables. Esto se puede lograr en cámaras abiertas en que el metal gotea al gas de protección ligero, por ejemplo, mediante láminas guía en el tubo de granulación.

Es importante también, sin embargo, evitar la formación de compuestos indeseables ya en el horno de fundición - ya sea mediante la selección de un material de crisol apropiado, con que el especialista está familiarizado, que no puede empezar a disolverse por la masa fundida, o también, sin embargo, por medio de medidas de filtración anteriores a la bomba de desplazamiento de masa fundida que retiene partículas gruesas.

Particularmente sorprendente es que la variación de tamaño de grano es muy baja en el método inventivo, lo que es posible lograr en los métodos de mecanización sólo mediante etapas operacionales adicionales aparatosas de tamizar/inspeccionar visual.

En la producción inventiva de partículas esferoidales se observó que el método producía con una inversión productiva menor, partículas con propiedades iguales o mejores en el tixo-moldeo que granulados producidos por medio de arranque de viruta y fracción de grano .

Mediante el método inventivo se logran, entre otras, las siguientes ventajas: 1) Bajos costos de producción por el ahorro de la mecanización 2) Menos residuo en comparación con la mecanización (los lingotes no pueden ser mecanizados por completo) 3) Omisión de las etapas de fraccionamiento 4) Reducción de la abrasión que modifica el comportamiento de desplazamiento y de comportamiento reactivo de las partículas y que surge en el desplazamiento del granulado con cantos filosos producido mediante mecanización gracias a la forma redonda 5) Microestructura más fina de las partículas de granulado con propiedades correspondientemente mejores de componentes producidos con el granulado.

Ajuste de las interrelaciones entre dispositivo y método según la invención permite la producción de partículas relativamente redondas, esferoidales, elípticas o Ientiformes de diferente tamaño y aplicación múltiple como para sinterizar, tixo-moldeo (moldeo por inyección de fundición), prensar, etc.

La invención crea un método, dispositivos y sistemas para la producción de partículas de granulado de forma esferoidal uniforme y gran esfericidad, consistiendo de un metal y de sus aleaciones por medio del uso de una instalación de disco rotatorio mejorada.

A continuación se explica la invención más de cerca en detalle mediante ejemplos de realización que sólo sirven de ilustración y de ninguna manera son restrictivas. En estas se muestra: Fig. 1 Una modalidad de la instalación inventiva comprendiendo el dispositivo de granulación; Fig. 2a y 2b estructura de un granulado mecanizado y de un granulado producido por metalurgia de fusión (AZ 91) .

Fig. 3a y 3b en forma esquematizada diferentes modalidades del tubo de transporte Fig. 4a - 4c granulado de la aleación de magnesio AZ91 producido inventivamente.

En la Fig. 1 se representa esquemáticamente la instalación inventiva. De un horno 3 de fundición se desplaza por medio de una bomba 2 de desplazamiento masa 6 fundida al tubo 5 de granulación con toberas 16. La masa fundida sale de las toberas 16 a la cámara 20 de granulación, llena de gas de protección, y forma gotas 8.

Las gotas caen sobre el plato 1 rotatorio, se solidifican en partículas 12 y son conducidas por un rasgador 13 a un recipiente 2. Gas 14 inerte es conducido por tuberías 15 a la masa fundida saliente de las toberas 16 e impiden la generación de óxidos, nitruros y similares en las toberas 16 del tubo 5 de granulación y en las partículas de granulado, y favorecen la separación del chorro de masa fundida en gotas 8 discretas.

Las Figs . 3a y 3b muestran esquemáticamente diferentes configuraciones del trayecto del tubo 5 de granulación. En la Fig. 3a se representa esquemáticamente una instalación de granulado con un retorno 7. En el trayecto de la tubería está dispuesta una bomba P que procura un desplazamiento regular de la masa fundida. Se aprecia el retorno de masa fundida no descargada por el tubo 7 de retorno al horno de fundición. En la Fig. 3b se muestra una modalidad sin retorno en que el tubo 5 de granulación acaba en una brida ciega. También aquí existe una bomba P que puede generar presión en el tubo 5 de granulación para una descarga más rápida de la masa fundida y que puede ejercer también pulsos de presión, e. g. para liberar las toberas 16.

Las Figs. 4a-4c muestran diferentes granulados de una instalación inventiva. Claramente se aprecia la forma de lente redonda del granulado de g producido inventivamente de la masa fundida.

La Fig. 2a muestra una toma de la microestructura por microscopio óptico de una sección por una partícula producida inventivamente de la masa fundida de la aleación de magnesio AZ91 y la Fig. 2b la microestructura de una partícula producida por mecanización de lingotes de fundición de la misma aleación. Se aprecia claramente que las partículas producidas de la masa fundida solidifican rápido por lo que tienen según la invención un gran notablemente fino, lo que afecta favorablemente sus propiedades mecánicas.

La invención genera métodos, dispositivos y sistemas para la producción de granulado metálico en que las partículas tienen una forma esferoidal uniforme, según se aprecia en las Figs. 4a - 4c.

Para esto se dirige al menos un chorro separándose en gotitas discretas del metal fundido a un plato en rotación. El chorro de masa fundida es expuesto aquí a gas de protección a contracorriente, aquí sobre todo helio. Una campana de láminas guías debajo del tubo de granulación impide a manera de cámara de granulación que el gas de protección se salga y mantiene una atmósfera que impide una oxidación de la masa fundida saliente de las toberas. Las gotitas inciden en el plato rotatorio frío, preferentemente refrigerado. El plato rotatorio disipa tan rápidamente el calor de las gotitas de masa fundida que se presenta una solidificación rápida de la masa fundida y una partícula de granulado con microestructura de grano fino. El movimiento rotatorio del plato evita una incidencia/coalescencia de las gotitas de masa fundida y asegura de este modo una solidificación de las gotas en partículas discretas. Las partículas son empujadas aquí por el rasgador formado como listón sobre el borde del plato a un recipiente. También otros dispositivos para retirar las partículas solidificadas son imaginables como cepillos, ventiladores, etc.

La presión en el tubo 5 de granulación es generada en esta modalidad por una bomba centrífuga. En general es posible emplear todos los métodos y sistemas de bombeo conocidos para generar la presión de masa fundida o de la corriente de masa fundida en el tubo de fundición, como por ejemplo bombas de émbolos, bombas de inducción, sistemas de bombeo neumático, pero también la aplicación de presión a la cámara del horno y sistemas de desplazamiento sin bomba que funcionan, por ejemplo, según el principio de los tubos comunicantes.

Forma y tamaño de las partículas de granulado pueden influenciarse mediante diferentes parámetros de la instalación. Esto comprende entre otros la distancia del tubo de fundición al plato rotatorio, es decir, la altura de caída de la masa fundida saliente de las toberas; el diámetro de las toberas, la presión de la masa fundida, la temperatura de la masa fundida y la configuración del tubo de granulación (con o sin retorno) . Además determinan temperatura, velocidad de corriente, composición y ángulo de entrada del gas de protección y la temperatura del plato rotatorio, la forma y el tamaño de las partículas de granulado. Según la combinación de parámetros la forma de partículas es diferentemente esferoide, e. g. en forma de plaquitas, lentes, esferas o cilindros. Por ejemplo, el aumento de la velocidad de rotación del plato ocasiona una forma alargada de las partículas formadas.

Antes de la granulación se funden las materias primas metálicas, por ejemplo, chatarra de fundición a presión de magnesio, en una atmósfera de gas de protección seleccionado del grupo consistiendo de gases nobles como argón, neón y helio o nitrógeno, dióxido de carbono o aire seco con adición de dióxido sulfúrico, hexafluoruro sulfúrico o r-134a, o mezclas de estos en el horno 3 de fundición. Pero también es posible realizar la fundición con adición de sales lo que conlleva la generación de una capa protectora de sal líquido en la superficie del baño de fusión e impide así una reacción de la masa fundida con el aire. Todas las medidas de protección conocidas para masa fundidas del respectivo metal son apropiadas para esta etapa del proceso, en el ejemplo presente de magnesio o aleaciones de magnesio.

Un método de la invención para la producción de pequeñas partículas esferoidales con composición cristalina fina y altamente uniformes en tamaño y forma comprende las siguientes etapas: - Fundición de la materia prima metálica; - Conducir el metal fundido en un tubo de granulación calentado encima de un plato rotatorio.

- Salida del metal fundido de toberas en el tubo de granulación al plato rotatorio.

- Solidificación del metal en un plato rotatorio formando partículas esferoidales.

Modalidades pueden comprender, por ejemplo: 1) Separar del metal fundido saliente como chorro de las toberas en el tubo de granulación mediante separación de chorro en gotitas discretas. 2) Salida del metal fundido de las toberas con exposición a corriente de gas de protección. 3) Retorno de la corriente de masa fundida en el tubo de granulación al horno 4) Enfriamiento del plato rotatorio por debajo e. g. mediante agua Polvos metálicos que fueron producidos mediante métodos de arranque de viruta sufren en general además frecuentemente de una composición irregular. Durante la dispersión del metal fundido la presión externa de gas en la circunferencia de las gotitas distribuidas es preferentemente la presión atmosférica.

Asi se obtienen pequeñas partículas esferoidales con estructura de grano cristalina fina y tamaño altamente uniforme y esfericidad alta, cuyo tamaño y forma puede ser controlados por medio de la velocidad de descarga del metal fundido de las aberturas de descarga, la temperatura de la masa fundida durante la descarga, la velocidad de rotación del plato rotatorio y la forma del plato rotatorio.

Ejemplo Producción y características de partículas esferoidales de Mg de carácter generalmente finamente cristalino.

Chatarra de fundición a presión de magnesio de la aleación AZ91 es fundida en un horno de fundición eléctricamente calentado bajo nitrógeno con 0.20% de r-134 a 680 °C. En el horno de fundición se encuentra una bomba centrífuga que desplaza con 5500 revoluciones por minuto el magnesio fundido a un tubo de granulación ciego, cerrado que sale del horno de fundición y tiene 16 toberas de descarga. Debajo de las toberas de descarga corre un plato rotatorio. Al salir la masa fundida de las toberas se forma un chorro de masa fundida que se separa en una altura de caída de 120 mm en gotas discretas. Helio es conducido como gas de protección a contracorriente del chorro de masa fundida. Láminas guías alrededor del tubo de granulación forman una campana que impiden la salida hacia arriba del helio y forman entre el tubo de granulación y el plato rotatorio una cámara 20 de granulación y una atmósfera de helio para proteger la masa fundida contra oxidación. Al incidir las gotas de masa fundida en el plato, estas se solidifican formando partículas antes de abandonar a causa del movimiento rotatorio del plato la cámara 20 de granulación abierta, formada por las láminas de guía. La rotación del plato se realiza según las exigencias a la forma de partícula a una velocidad de 4-10 revoluciones por minuto. Se forman partículas Ientiformes con gran uniformidad de forma. Las partículas son conducidas por un rasgador del plato rotatorio a un recipiente. Mediante tamizado posterior es posible separar partículas grandes que en parte no corresponden a la medida. Las Figs. 4a-4c muestran 3 fracciones de tamizado de granulado producido de esta manera de la aleación de magnesio AZ91.

La imagen por microscopio óptico de una sección transversal de partículas así producidas se muestra en Fig. 2a en comparación con una sección transversal por partículas del método convencional por arranque de viruta.

Se nota que la sección por la partícula producida por mecanización muestra granos y zonas de transición sustancialmente más grandes que la estructura finamente cristalina de las partículas de fundición producidas mediante el método de granulación de la masa fundida.

Por lo tanto, las partículas de Mg producidas inventivamente son superiores tanto en cuanto a su microestructura como en cuanto a su forma externa a las partículas producidas mediante métodos de mecanización.

Mientras que se ha explicado con más detalle la invención con la ayuda de un ejemplo de realización, es evidente para el especialista que las más variadas modificaciones de esta enseñanza son obvias en el marco del alcance de protección de la invención. El alcance de protección, por lo tanto, sólo está restringido por las reivindicaciones anexas.

Lista de símbolos de referencia 1 Plato rotatorio 2 Bomba de masa fundida 3 Horno de fundición 5 Tubo de granulación 6 Masa fundida 7 Tubo de retorno 8 Gotitas 12 Partículas arrojadas Corriente de gas inerte Abertura de salida en el tubo de granulación Cámara de granulación

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para la producción de partículas metálicas redondas de alta uniformidad de tamaño y forma de una masa fundida comprendiendo - una cámara de granulación llena esencialmente de gas inerte teniendo un tubo de granulación cerrado con al menos una abertura de salida de masa fundida y que conduce la masa fundida a las aberturas de salida; - un plato rotatorio a distancia debajo de las aberturas de salida de masa fundida del tubo de granulación que puede ser propulsado a una velocidad seleccionada de modo que el metal fundido que gotea de las aberturas de salida de masa fundida se solidifica en partículas discretas en la superficie del plato y - un dispositivo de introducción de gas para aplicar controladamente a una corriente de gas de protección a la masa fundida saliente de las aberturas de salida y generación de una atmósfera de gas de protección en la cámara de granulación.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el plato rotatorio de granulación está enfriado.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el tubo de granulación está calentado.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tubo de granulación tiene una brida ciega.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el tubo de granulación tiene un retorno al horno de fundición.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque se prevé en el tubo de granulación un dispositivo de válvula para el control del caudal.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una bomba de desplazamiento está prevista en o junto al horno de fundición para el desplazamiento del metal fundido al o en el tubo de granulación.

8. Método para la producción de partículas metálicas redondas de un metal fundido altamente reactivo con gran uniformidad de tamaño y forma que comprende las siguientes etapas: - fundir la materia prima metálica con exclusión de aire; desplazar el metal fundido en un tubo de granulación cerrado del horno de fundición a al menos una salida de masa fundida; - salida de la masa fundida de la salida de masa fundida encima de un plato rotatorio en forma de gotas discretas hasta de forma de chorro de masa fundida que se separa hasta su incidencia en el plato rotatorio en gotas discretas; - conducir una corriente de gas de protección a la zona de la masa fundida saliente de la salida de masa fundida; - recolectar de la masa fundida en el plato rotatorio en forma de gotas de masa fundida discretas; - solidificación de las gotas de masa fundida en partículas de granulado a causa del contacto con la superficie más fría del plato rotatorio, y - retirar las partículas de granulado del plato rotatorio para su embalaje/procesamiento posterior.

9. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque la materia prima del método es seleccionado del grupo consistiendo de Al, Mg, Ca, Zn y las aleaciones de éstos.

10. Método según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque la fundición del metal se realiza en una atmósfera de gas controlada.

11. Método según la reivindicación 8 - 10, caracterizado porque la corriente de gas de protección para la masa fundida saliente de la salida de masa fundida comprende helio.

12. Método según las reivindicaciones 8 - 11, caracterizado porque la separación de un chorro de masa fundida saliente de la abertura de salida de masa fundida es apoyada por un movimiento ascendente y descendente pulsante del tubo de granulación.

13. Uso del método según la reivindicación 8 -12 para la producción de partículas esféricas teniendo microestructura fina y gran uniformidad de forma y tamaño de una masa fundida.

14. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el metal es magnesio o una aleación de magnesio.

15. Partículas de magnesio esferoidales, producidas según un método según una de las reivindicaciones 8 - 14.