DE2057862C3

DE2057862C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Metallpulvers

Info

Publication number: DE2057862C3
Application number: DE2057862A
Authority: DE
Inventors: Per Löderfors Hellman
Original assignee: Uddeholms AB
Current assignee: Uddeholms AB
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-11-25
Publication date: 1981-04-23
Also published as: BE759740A; ZA708178B; AT330820B; DE2057862B2; NL7017682A; JPS5335028B1; ES386093A1; LU62176A1; FR2080357A5; CS816970A2; CS231153B2; GB1339436A; ATA1088470A; SE341053C; CA955366A; PL81249B1; DE2057862A1; SE341053B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers mittels zweier im Abstand voneinander unter hohem Druck gegen einen Strom des geschmolzenen Metalls gerichteter, im wesentlichen zusammenhängender Versprühungsmittelstrahlen aus demselben Versprühungsmittel, wobei der zweite Versprühungsmittelstrahl ein Flachstrahl ist und der erste Versprühungsmittelstrahl den Strom des geschmolzenen Metalls unter einem Winkel von 30 bis 60° schneidet und geschmolzenes Metall mitführt und vorcerteilt.

Die CH-PS 315 662 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Metallgranalien, bei dem flüssiges Metall auf mindestens einen scharfen Wasserstrahl gegossen wird, wobei der Wasserdruck vor dem Austritt aus der Düse mindestens zwei atü beträgt. Als Versprühungsmittelstrahlen werden also keine Gasstrahlen verwendet, und die Versprühungsmittelstrahlen werden nicht wie bei der Erfindung auf das

«,ο geschmolzene Metall gerichtet. Mit diesem Verfahren können keine Metallpulver einheitlicher Korngröße, sondern lediglich Metallgranalien hergestellt werden.

Die DE-PS 133246 beschreibt ein Verfahren und

eine Vorrichtung zur Zerstäubung von flüssigen Me-

i,5 tallen und ähnlichen Stoffen mit Hilfe einer Ringdüse, durch welche ein Gas ausgepreßt wird. Die DE-PS 156723 verwendet zur Erzeugung eines Vorproduktes für Bronzepulver einen einzigen Wasserstrahl mit rinnenförmigem Querschnitt, auf welchen das ge-

bo schmolzene Material aufgegossen wird. Schließlich beschreibt die GB-PS 1 166807 ein Verfahren zur Herstellung von feinem Metallpulver durch Atomisieren der Metallschmelze in einer Sprühdüse, wonach auf den Sprühstrahl zwei ringförmige Düsenstrahlen auftreffen. Gemäß keiner dieser Entgegenhaltungen werden also Flachstrahlen eines gasförmigen Ver-Sprühungsmittels oder der Erfindung ähnl iüie Anordnungen der Versprühungsmittelstrahlen verwenden.

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Metallpulver;! bekommt man entweder keine enge Korngrößenverteilung und/oder eine oberflächliche Oxidation der Metallteilchen. Letzteres ist besonders bei hochlegierten Stählen äußerst unerwünscht, da diese normalerweise Legierungsbestandteile enthalten, die sehr beständige, schwer reduzierbare Oxide bilden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, Metallpulver, insbesondere aus hochlegiertem Stahl zu bekommen, deren Teilchen kugelige Form, eine glatte, nicht oxidierte Oberfläche ohne Blasen oder Hohlräume, eine möglichst enge Korngrößenverteilung und erwünschte Korngröße besitzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zwei Versprühungsmittelflachstrahlen aus einem inerten Gas mit einem Winkel von 25 bis 60° zueinander von einander gegenüberliegenden Seiten auf den Strom des geschmolzenen Metalls richtet und mindestens dessen HaupttciJ in die Richtung des ersten Versprühungsmittelstrahles umlenkt und .auf dessen Oberseite in Form einer Schicht von mindestens teilweise ausgebreiteten geschmolzenen Tröpfchen der Schnittstelle der beiden Versprühungsmittelstrahlen zuführt.

Wahrscheinlich erfolgt die erwünschte Zerteilung zu einzelnen Tröpfchen des geschmolzenen Metalls hauptsächlich bei der Umlenkung des Stromes des geschmolzenen Metalls mit dem ersten Versprühungsmittelstrahl, wenn das Metall kinetische Energie von dem Versprühungsmittelstrahl aufnimmt. Diese kinetische Energie wird teilweise in Oberflächenenergie umgewandelt, wodurch der Metallstrom zumindest teilweise in Tropfen aufgespaltet wird, die so beschleunigt werden, daß sie auseinandergerissen werden. Eine weitere Umwandlung von kinetischer Energie in Oberflächenenergie tritt beim Auftreffen des zweiten Versprühungsmittelstrahles auf, so daß das geschmolzene Metall und bereits gebildete Tröpfchen weiter aufgeteilt werden. Der zweite Versprühungsmittelstrahl ist auch insofern wichtig, als er die Teilchen als gleichmäßigen Schleier von feinen Metallteilchen ausbreitet, was unter anderem den Abkühlvorgang erleichtert. Da der erste Versprühungsmittelstrahl unter anderem zur Ausbreitung des geschmolzenen Metallstromes zu einer dünnen breiteren Schicht dient, sollte der erste Versprühungsmittelstrahl beträchtlich breiter als der Strom des geschmolzenen Metalls sein. Der Versprühungsmittelstrahl muß in jedem Fall breiter als der Metallstrom sein, so daß die Metallschmelze sich darauf ausbreiten kann. Der kürzeste Abstand zwischen den Schnittstellen der beiden Versprühungsmittelstrahlen mit dem Strom des geschmolzenen Metalls sollte vorzugsweise nicht weniger als das Doppelte des größten Durchmessers des Stromes des geschmolzenen Metalls unmittelbar vor der Schnittstelle mit dem ersten Versprühungsmittelstrahl sein. Wenn dieser Abstand zu kurz ist, bekommt man sehr unterschiedliche Teilchengrößen.

Die Versprühungsmhte!'i«i.:"Urahlen erhält man mit Hilfe von Schlitzdüsen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Metallstromes angeordnet sind und sich so erstrecken, daß die aus ihnen austretenden Flachstrahlen unter einem Winkel gegen den Metallstrom gerichtet sind. Der Abstand zwischen den beiden Schnittpunkten mit dem Mstallstrom sollte klein ge-

nug sein, damit das geschmolzene Metall keine Zeit hat zu erstarren, bevor an dein zweiten Schnittpunkt die letzte Aufteilung des geschmolzenen Metalls erfolgt. Tropfen, die bereits die gewünschte Größe bei Berührung mit dem ersten Versprühungsmittelstrahl haben, kann man natürlich erstarren lassen, bevor sie mit dem zweiten Versprühungsmittelstrahl in Berührung treten, aber im allgemeinen dürfte es zweckmäßig sein, daß das gesamte Metall noch in flüssiger Phase vorliegt, wenn es den zweiten Versprühungsmittelstrahl erreicht. Aus diesem Grunde sollte im allgemeinen der maximale Abstand zwischen den Schnittpunkten der Versprühungsmittelstrahlen mit dem Strom des geschmolzenen Metalls nicht größer als das 20fache der größten Breite des Metallstromes unmittelbar vor seinem Schnittpunkt mit dem ersten Versprühungsmittelstrahl sein.

Im Hinblick auf herumspritzende Metallteilchen soll der Winkel zwischen den Versprühungsmittelstrahlen und dem Metallstrom relativ klein und vorzugsweise zwischen 20 und 30° gehalten werden. Anderenfalls besteht die Gefahr, daß das Metall gegen die Versprühungsmitteldüsen zurückgeschleudert wird und an diesen oder an den herumgeschleuderten anderen Metallteilchen anhaftet, was die Versprühungsmittelstrahlen in gewisser Weise stört. Dies bedeutet einen ernsthaften Nachteil, da ein großer Winkel zwischen dem Metallstrom und den Versprühungsmittelstrahlen sich günstig für die Beeinflussung der Größe und Gleichförmigkeit der Teilchen erwiesen hat.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann der erste Versprühungsmittelstrahl ungestört von dem zweiten und mit hoher kinetischer Energie arbeiten, vorzugsweise schneidet der erste Versprühungsmittelstrahl den Metallstrom unter einem Winkel von 40 bis 45°. Die Richtung des zweiten Versprühungsmittelstrahls wird zweckmäßig so eingestellt, daß er auf einen Winkel von mindestens 10° von der ursprünglichen Stromrichtung des geschmolzenen Metalls divergiert. Die Winkel sind immer zwischen den Mittellinien der Versprühungsmittelstrahlen berechnet, die dieselbe Hauptrichtung haben. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß der zweite Versprühungsmittelstrahl im wesentlichen parallel zur ursprünglichen Stromrichtung des geschmolzenen Metalls liegt, während der erste Versprühungsmittelstrahl einen Winkel von 40 bis 45° zu dem Metallstrom bildet. Aufgrund der angegebenen Divergenz des zweiten Versprühungsmittelstrahles bekommt man einen längeren Abstand zwischen den Schnittstellen mit dem Metallstrom und dem Auslaß der Düse, was seinerseits bedeutet, daß der Versprühungsmittelstrahl viel von seiner ursprünglichen kinetischen Energie verliert.

Es ist von Bedeutung, daß die Versprühungsmittelstrahlen so scharf und genau begrenzt wie möglich sind und daß der Abstand zwischen den Düsen für das Versprühungsmittel und dem geschmolzenen Metall so kurz wie möglich ist, d. h. das Versprühungsmittel soll eine möglichst hohe kinetische Energie haben. Zu breite und dicke Versprühungsmittelstrahlen sowie deren Geschwindigkeit und Volumen kann man ändern, indem man Breite und Weite der Düsenauslässe ändert und den Gasdruck in den Düsen regelt. Die Breite des Metallstromes kann auch innerhalb gewisser Grenzen geändert werden. Mit Hilfe dieser Variablen und durch Änderung der Winkel zwischen den

Versprühungsmittelstrahlen kann das Verfahren nach der Erfindung so eingeregelt werden, daß Teilchen gewünschter Gestalt und Größenverteilung erhalten werden.

Um möglichst dünne und scharfe Versprühungsmittelstrahlen von ausreichender Breite zu erhalten, sind besondere Schlitzöffnungen entwickelt worden. Die Schlitzdüsenöffnungen können entweder mit einem einzigen Längsschlitz, einer Anzahl geneigter Schlitze, die sich gegebenenfalls überlappen, oder einem sägezahnartigsn Schlitz versehen sein. Die Gestaltung dieser Schlitze ergibt sich aus den nachfolgenden Beispielen.

Der Durchmesser des Metallstromes soll nicht zu groß sein, er kann jedoch in gewissem Maße verändert werden, ohne die Eigenschaften der erzeugten Teilchen zu ändern, solange Geschwindigkeit und Volumen der Versprühungsmittelstrahlen ebenfalls geändert werden.

Der Durchmesser des Stromes aus geschmolzenem Metall soll etwa in der Größenordnung von 8 mm liegen. Zweckmäßig ist es, eine große Zahl von Metallströmen aus einer Pfanne oder einem Gießkessel auszudüsen und den Versprühungsmittelstrahlen dann eine solche Breite zu geben, daß sie mehrere Metallströme erfassen. Um ein sehr hochwertiges Pulver zu erhalten, werden die Teilchen zweckmäßig während ihres freien Falles durch einen hohen Turm gekühlt, an dessen Spitze die Versprühdüsen angeordnet sind. Wenn die Teilchen mit einem festen Gegenstand in Berührung treten, bevor sie ausreichend erstarrt sind, können sie sich deformieren und ihre gewünschte Kugelform verlieren. Die Kühlung der Teilchen kann völlig oder teilweise in einer Wirbelschicht erfolgen. Vorzugsweise verwendet man Argon als Versprühungsmittel, und zwar günstigerweise mit hoher Geschwindigkeit, und die Teilchen sollen auch in einer Argonatmosphäre gekühlt werden, so daß man Teilchen erhält, die völlig frei von Oxid sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt einen Gießtiegel mit mindestens einer Gießöffnung und zwei Schlitzdüsen, die parallel zueinander zu beiden Seiten der Gießöffnung angeordnet sind, wobei die erste Schlitzdüse so zur Mittelachse der Gießöffnung ausgerichtet ist, daß die Mittelebene des Schlitzes mit dieser Mittelachse einen Winkel von 30 bis 60° bildet, während die zweite Schlitzdüse so ausgerichtet ist, daß die Mittelebene des Schlitzes mit der Mittelebene des Schlitzes der ersten Schlitzdüse einen Winkel von 25 bis 60° bildet, und daß die Mittellinie der Gießöffnung die Mittelebene des Schlitzes der ersten Schlitzdüse in einem

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Schlitze miteinander schneidet, der nicht kleiner als der doppelte Durchmesser der Gießöffnung ist.

Der Metallstrom kann aus dem Gießtiegel senkrecht oder praktisch waagerecht austreten. Die Versprühungsmittelstrahlen können unterschiedliche, gegebenenfalls einstellbare Geschwindigkeit und unterschiedliche Gestalt, wie durch Verwendung von eo Sägezahndüsen oder flachen Schlitzdüsen, haben. Die Schlitzdüsen können von zwei Teilen gebildet werden, die zwischen sich den Schlitz bilden, und zweckmäßig De-Laval-Düsen sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von Pulvern aus hochlegiertem Stahl für pul vermetallurgische Verfahren. Die gleichmäßige Teilchengröße der praktisch runden Teilchen, wie sie erfindungsgemäß erhalten werden, ist von großer Bedeutung, wenn das Pulver nach der Verdichtung gesintert wird. Gleichmäßige Teilchengrößen erleichtern die Kompression. Das gemäß der Erfindung hergestellte Pulver kann somit beispielsweise für die Drucksinterung von Pulverkörpern verwendet werden. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2,

Fig. 4 bis 7 in verschiedenen Projektionen zwei Muster von Schlitzdüsen für Versprühungsmittel,

Fig. 8 eine Darstellung, die zeigt, wie diese Düsen zueinander ausgerichtet sind,

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Winkel zwischen den Versprühungsmittelstrahlen und dem Metallstrom.

Die Vorrichtung der Fig. 1 besitzt eine Kammer 1, die beispielsweise aus nichtrostendem Stahl besteht. Wenn Teilchen während ihres Falles genügend Zeit zur Abkühlung haben sollen, muß diese Kammer außerordentlich hoch sein. Die bei dem nachstehend beschriebenen Versuch benutzte Kammer war 8 m hoch. Um eine niedrigere Kammer benutzen zu können, ist die Vorrichtung nach Fig. 1 an ihrem unteren Ende mit einer Wirbelschicht 2 versehen, welche die Suspensionszeit der Teilchen künstlich verlängert. Diese Wirbelschicht 2 wird durch mehrere Argonstrahlen erzeugt, die in das untere Ende der Kammer 1 durch mehrere Gaseinlässe 41 eingeführt werden. Die Gaseiniässe 41 Hegen auf einem Ring um die Wirbelschicht. Rings um den unteren Teil der Kammer und die Wirbelschicht 2 befindet sich ein wassergekühlter Mantel 3, der mit einem Wassereinlaß 38 und einem Wasserauslaß 39 versehen ist. Dieser Wasserkühlmantel kann auch die gesamte Kammer umschließen. Um die Kühlbedingungen in der Kammer 1 zu verbessern, kann diese auch mit Innenkühleinrichtungen und einer inneren Gaszirkulation ausgerüstet sein. Während des Versprühens soll die Kammer 1 mit einem inerten Gas, z. B. Argon gefüllt sein, das auch zur Aufrechterhaltung der Wirbelschicht benutzt wird, so daß eine Oxidation an der Teilchenoberfläche ausgeschaltet ist. In der Wand der Kammer ist ein Gasauslaß 42 für Überschußgas angeordnet. Die fertigen Teilchen werden unter der Wirbelschicht durch ein Drehventil 40 entfernt. Die eigentliche Versprüheinrichtung befindet sich am oberen Teil der Kammer I und besteht aus einem mit geschmolzenem Metall gefüllten Gießtiegel 4 mit einem Abstichloch 5, durch das ein Strom geschmolzenen Metalls zwischen zwei Düsen 6 und 7 ausfließt. Diese Düsen 6 und 7 sind gerade Schlitzdüsen, die sich praktisch parallel zueinander in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene erstrecken. Die Gestalt der öffnungen kann abgewandelt werden, und sie kann beispielsweise eine übliche De Laval-Form haben, bei der sich der Düsenauslaß von einem inneren engeren Querschnitt aus erweitert, so daß die Gasgeschwindigkeit in der Düse zunimmt. Fig. 3 zeigt Düsen vom De Laval-Typ.

Die Schlitzdüsen 6 und 7, die durch die Leitungen 8 und 9 mit Hochdruckargon gespeist werden, sind in solcher Weise gestaltet und ausgerichtet, daß die

Schlitzdüse 6 einen Argonstrahl unter einem Winkel von ungefähr 45° auf den Metallstrom richtet, so daß der Metallstrom in die Richtung des Argonstrahles umgelenkt wird. Dann wird er von einem anderen Argonstrahl geschnitten, der aus der Schlitzdüse 7 praktisch parallel zur ursprünglichen Richtung des Metallstromes gerichtet ist. Der Metallstrom wird so in einen Schleier 10 aus freien Teilchen aufgespalten, die auf ihrem Wege durch die Kammer 1 und die Wirbelschicht! gekühlt und durch das Ventil 40 entfernt werden.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 besteht aus einem mit geschmolzenem Metall gefüllten Gießtiegel 11, und das Metall wird durch ein Abstichloch 12 unter Bildung eines Metallstromes abgegeben, der im wesentlichen zumindest nahe der Pfanne horizontal ist. Um die Gießöffnung befinden sich zwei Argondüsen 13 und 14 von praktisch derselben Art wie die Schlitzdüsen 6 und 7 in Fig. 1. Durch die Düse 13 wird ein Argonstrahl unter Hochdruck unter einem Winkel 2" von 45 ° gegen den Metallstrom gerichtet. Der Metallstrom wird so in die Richtung des Argonstrahles umgelenkt und dann von dem zweiten Argonstrahl getroffen, der durch die Düse 14 praktisch parallel zur Richtung des Metallstromes am Auslaß aus der Pfanne gerichtet ist. Auf diese Weise wird das geschmolzene Metall unter Bildung eines Schleiers 15 aus freien Teilchen aufgeteilt, die auf ihrem Wege durch die Kammer 16 gekühlt werden. Die Anwendung eines horizontalen Stromes von geschmolzenem Metall mit geeigneter Ausrichtung und passendem Druck für die Versprühungsmittel bedeutet, daß die Vorrichtung sich in der Länge statt in der Höhe erstrecken kann, was in einigen Fällen zweckmäßig sein kann. Die Kammer 16 ist mit einer gekühlten gekrümmten Oberfläche 17 versehen, auf der die Teilchen, die nicht in der Lage sind, suspendiert zu bleiben, zum tiefsten Punkt 18 der Kammer herabrollen können, ohne daß sie merklich deformiert werden. An der niedrigsten Stelle 18 werden die Teilchen mittels eines Schnekkenförderers 43 entfernt. Hier kann auch eine Wirbelschicht angeordnet sein, um die Abkühlung der Pellets nuch weiter zu unterstützen. Die Kammer 16 ist auch mit einem Auslaß 44 für überschüssiges Argon versehen.

Fig. 3 zeigt eine Düsenkonstruktion für die Zufuhr von Versprühungsmittel, in diesem Fall Argon. Diese Düsenkonstruktion kann sehr gut bei einer Vorrichtung nach Fig. 1 oder 2 benutzt werden. Fig. 3 zeigt einen Teil einer Platte 19, die aus Stahl gefertigt sein kann und in der sich ein Loch 20 für den geschmolzenen Metallstrom und zwei Kanäle 21 und 22 für die Argonzufuhr zu den Düsen 23 und 24 befinden. Die Düsen können an der Platte durch Schweißen oder mittels Schraubbolzen befestigt sein. Zwischen den Kanälen 21 und 22 und den Innenseiten der Düsen befinden sich Verbindungskanäle. Die Gießpfanne ist auf die den Düsen gegenüberliegende Seite der Platte 19 zu setzen. Die angenommene ursprüngliche Stromrichtung des Metallstromes ist durch eine strichpunktierte Linie 25 angedeutet. Die Düsen 23 und 24 werden von einem Schlitz 26 bzw. 27 gebildet, der in die Kante der Düse eingeschnitten ist. Die Schlitze 26 und 27 erstrecken sich senkrecht zur Zeichnungsebene und sind durch Deckplatten 28 bzw. 29 abge- deckt, die sich auch senkrecht zur Zeichnungsebene erstrecken. Die Platten 28 und 29 sind mit Einschnitten 30 und 31 versehen. Wenn die Deckplatten auf die Schlitze 26 und 27 aufgepaßt werden, bilden die Einschnitte 30 und 31 enge Spalte. Der Schlitz 30 ist in der Länge größer als der Anfangsdurchmesser des Metallstromes, und der Schlitz 31 ist länger als der Schlitz 30. Die Deckplatten 28 und 29 können an den Ventilkörpern durch nicht dargestellte Bolzen befestigt sein.

Fig. 4 und 5 bzw. Fig. 6 und 7 zeigen in waagerechter und senkrechter Projektion Düsen einer etwas anderen Bauform.

Fig. 8 zeigt zwei Düsen dieser Art in Seitenprojektion gegeneinander gerichtet. Die Düsen bestehen aus zwei Teilen 34 und 35, in die ein an dem einen Ende offener Schlitz eingeschnitten ist. Die Teile 34 und 35 sind entlang einem Teil ihrer Kante sägezahnartig.

Wenn ein Teil 34 und ein Teil 35 aufeinandergepaßt werden, so daß die Einschnitte einen sich in Längsrichtung der Düse erstreckenden Kanal bilden, kann man an der Verbindungsstelle zwischen den Teilen einen sägezahnartigen Spalt 36 (Fig. 4 und 5) oder auch eine Anzahl schräg liegender Spalte 37 (Fig. 6 und 7) erhalten. Um einen Spalt zu erhalten, müssen natürlich die sägezahnartigen Kantenteile eine Gesamthöhe haben, die etwas geringer ist als die anderen Kantenbereiche.

Fig. 9 zeigt die Größe der verschiedenen Winkel, die der Strom des geschmolzenen Metalls und die Versprühungsmittel miteinander bei dem Verfahren nach der Erfindung bilden. Der Metallstrom hat einen bestimmten Durchmesser, der gewöhnlich in der Größenordnung von 8 mm liegt, und die Versprühungsmittelstrahlen sind ziemlich breit, während möglichst dünne und enge Strahlen anzustreben sind. Die Kerne der Versprühungsmittelstrahlen enthalten jedoch .die Hauptmenge des Versprühungsmittels und sind somit relativ konzentriert. In der Zeichnung sind die verschiedenen Strahlen durch ihre Mittellinien wiedergegeben, und in der folgenden Erörterung werden die Winkel zwischen diesen Mittellinien erörtert. Die Versprühungsmittelstrahlen werden aus zwei Schlitzdüsen der bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 bis 7 beschriebenen Art ausgepreßt, und es wird angenommen, daß die Strahlen in einer Ebene senkrecht zu der Zeichnungsebene am breitesten sind, d. h. die Düsenöffnungen sind ähnlich denjenigen bei den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 3, und zwar parallel zueinander, jedoch derart, daß sie die Versprühungsmittelstrahlen unter einem solchen Winkel zueinander richten, daß sie einander schneiden.

Ein Strom Γ des geschmolzenen Metalls wird während des Falles durch einen Versprühungsmittelstrah! A umgelenkt, der den Winke! α mit dem Me tallstrom bildet. Wie schon erwähnt, kann dieser Winkel α zwischen 30 und 60° schwanken. Die Begrenzungen für den ersten Verspriihungsmittelstrahl A sind in Fig. 9 mit A' und A" angezeigt. Die Begrenzungen des umgelenkten Metallstromes, der in gewissem Grade bereits aufgeteilt worden ist, sind mit T und T' bezeichnet Nach einem Abstand von der Schnittstelle zwischen dem Metallstrom T und dem ersten Versprühungsmittelstrahl, der nicht kleiner als der doppelte Durchmesser des Metallstromes ist, wird der abgelenkte Metallstrom wiederum umgelenkt, und zwar durch einen zweiten Versprühungsmittelstrahl Sauf der anderen Seite des Metallstromes. Wie schon erwähnt, soll dieser Abstand nicht so groß sein, daß die Schmelze Zeit hat, in solchem Ausmaß zu erstarren, daß die letzte Zerteilung verhindert ist. Die

Verspriihungsmittelstrahlen A und B bilden also einen Winkel b miteinander. Dieser Winkel kann zwischen 25 und 60° schwanken, und die Grenzen, innerhalb derer die Richtung des Versprühungsmittelstrahles B verändert werden kann, sind mit B' und B" s bezeichnet. Der Divergenzwinkel zwischen der ursprünglichen Richtung des Metallstromes T und dem zweiten Versprühungsmittelstrahl B soll jedoch nicht kleiner als 10° sein. Der Bereich, in welchem die Verspriihungsmittelstrahlen A und B verändert werden können, ist schraffiert dargestellt.

Die angegebenen Grenzen für die Winkel zwischen dem geschmolzenen Metallstrom und dem ersten Versprühungsmittelstrahl und zwischen dem ersten und dem zweiten Versprühungsmittelstrahl liegen fest, weil ein zu großer Winkel zwischen den Versprühungsrnittclstrahlen und dem Metal'strom dazu führt, daß die Teilchen zu stark gegen die Düsen zurückgeschleudert werden mit der Gefahr, daß diese sich verstopfen. Je kleiner der Winkel zwischen dem Metall- ->o strom und dem Versprühungsmittelstrahl ist, desto rascher wird die Schmelze von ihrem Wege abgelenkt und damit daran gehindert, zurückgeschleuert zu werden. Wenn der Winkel jedoch zu klein ist, werden die erzeugten Teilchen zu grob und unregelmäßig. Grundsätzlich begrenzen dieselben Gründe den Winkel zwischen den beiden Versprühungsmittelstrahlen. Um die gewünschten, genau definierten und scharfen Versprühungsmittelstrahlen zu erzielen, soll der Abstand zwischen den Düsen und den Schnittpunkten der Versprühungsmittelstrahlen natürlich so kurz wie möglich gehalten werden.

Um einen Strom aus geschmolzenem Material von elliptischem Querschnitt zu erzeugen, soll der Tiegel für geschmolzenes Material eine Auslaßöffnung von elliptischem Querschnitt haben. Diese elliptische öffnung soll jedoch nicht zu eng sein, weil sonst die Gefahr besteht, daß das geschmolzene Material in der öffnung erstarrt. Jeder Flüssigkeitsstrahl, der eine Düse von einer willkürlichen Querschnittsgestalt verläßt, hat das Bestreben, seinen Querschnitt zu einem Kreis zu verändern. Der für diese Veränderung erforderliche Abstand hängt von dem Druck des geschmolzenen Materials und deshalb von der Höhe des geschmolzenen Metalls in dem Gießtiegel ab. Es ist daher zweckmäßig, daß der elliptische Metallstrom den ersten Versprühungsmittelstrahl so bald wie möglich trifft, nachdem er die elliptische Form erreicht hat und sich so orientiert hat, daß die Längsachse der Ellipse senkrecht zur Fließrichtung des Versprühungsmittelstrahles steht. Der ellipsenförmige Querschnitt des Metallstromes macht es möglich, die erforderliche Menge an Versprühungsmittel zu vermindern. Bei einer gegebenen Menge geschmolzenen Metalls und einer gegebenen Menge an Versprühungsmittel wird die Veränderung von einem kreisförmigen zu einem elliptischen Querschnitt des Metallstromes umgekehrt zu kleineren Teilchen des Metallpulvers führen. Kleinere Teilchen erstarren rascher in der Versprühungskammer als größere Teil- to chenund sind den größeren Teilchen für viele Zwecke überlegen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Leistung einer Vorrichtung dadurch zu erhöhen, daß man zwei oder mehrere Ströme aus geschmolzenem Metall dicht nebeneinander anordnet und diese mittels eines einzigen Paares von Versprühungsdüsen, wie oben beschrieben, fein zerteilt Dieser Weg der gleichzeitigen Versprühung von zwei oder mehr Strömen geschmolzenen Metalls wird dadurch ermöglicht, daß die Schlitzdüsen leicht mit einer großen Breite und einer kleineren Dicke hergestellt werden können. Infolgedessen kann man zwei oder mehr Ströme geschmolzenen Materials auf einen einzigen Strahl des Versprühungsmittels auf treffen lassen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Leistung einer Vorrichtung dadurch zu steigern, daß man den Querschnitt der Auslaßöffnung des Gießtiegels verändert. Dies ist auch zweckmäßig, weil der Strom geschmolzenen Metalls so heiß wie möglich sein soll, wenn er auf den ersten Versprühungsmittelstrahl trifft.

Beispie! 1

Die verwendete Vorrichtung entsprach im wesentlichen der Darstellung der Fig. 1. Im unteren Teil der Versprühkammer wurde jedoch keine Wirbelschicht verwendet. Die Höhe des Turmes betrug S m. Es wurde ein vertikaler Abstichstrom verwendet. Die Düsen für das Versprühungsmittel hatten schlitzförmige öffnungen, wobei der engste Teil des Schlitzes 0,60 mm war. Bei einer Düse war der Schlitz 20 mm lang und um 30 mm von der Mittellinie versetzt. Der Gasstrahl bildete einen Winkel von 40° mit der Senkrechten. Bei der anderen Düse war der Schlitz 40 mm lang, die öffnung war um 32 mm von der Mittellinie versetzt, und der Gasstrahl war senkrecht. Das kreisförmige Abstichloch für die Schmelze hatte einen Durchmesser von 8 mm und ergab einen Ausfluß von 45 kg Stahl je Minute. Als Versprühungsmittel wurde Argon verwendet. Der Argondruck, gemessen in der Zufuhrleitung vor der Düse, betrug 15 atm für beide Düsen. Der Druck in der Düse war deshalb etwas niedriger. Der gesamte Gasverbrauch betrug 5,5 Nm³/Min. Das auf diese Weise hergestellte Pulver bestand ausschließlich aus Kugelteilchen und lieferte nach der Siebung folgende Ergebnisse: Die Menge, die durch jedes Sieb ging, ist in Gew.-% angegeben.

Teilchengröße, μΐη	Gew.-
44	6,0
61	10,7
74	26,8
104	36,8
175	50,5
200	68,2
315	89.7
400	97,6
500	100,0
	Beispiel 2

Ein geschmolzenes Metall wurde in einer Vorrichtung versprüht, die derjenigen nach Fig. 1 entsprach. Beim ersten Versuch war die Austrittsöffnung des Tiegels kreisförmig und hatte einen Durchmesser von 6,5 mm. Beim zweiten Versuch war die öffnung elliptisch und hatte eine lange Achse von 10 mm und eine kurze Achse von 5 mm. Die lange. Achse war senkrecht zur Fließrichtung des ersten Verspriihungsmit-

telstrahles oder mit anderen Worten parallel zu der Auslaßöffnung der Düse, welche den ersten Versprühstrahl lieferte, ausgerichtet. Es wurde gefunden, daß die Versprühleistung beim zweiten Versuch um 15% gegenüber dem Versuch 1 anstieg, und zwar auf-

grund der Tatsache, daß eine größere Menge geschmolzenen Metalls je Zeiteinheit durch die elliptische Auslaßöffnung floß. Die mittlere Teilchengröße des beim Versuch 2 erzeugten Pulvers war 11 % kleiner als bei dem Versuch 1.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Metallpulvers mittels zweier im Abstand voneinander unter hohem Druck gegen einen Strom des geschmolzenen Metalls gerichteter, im wesentlichen zusammenhängender Versprühungsmittelstrahlen aus demselben Verspriihungamittel, wobei der zweite Versprühungsmittelstrahl ein Flachstrahl ist und der erste Versprühungsmittelstrahl den Strom des geschmolzenen Metalls unter einem Winkel von 30 bis 60° schneidet und geschmolzenes Metall mitführt und vorzerteilt, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Versprühungsmittelflachstrahlen aus einem inerten Gas in einem Winkel von 25 bis 60° zueinander von einander gegenüberliegenden Seiten auf den Strom des geschmolzenen Metalls richtet und mindestens dessen Hauptteil in die Richtung des ersten Versprühungsmittelstrahles umlenkt und auf dessen Oberseite in Form einer Schicht von mindestens teilweise ausgebreiteten geschmolzenen Tröpfchen der Schnittstelle der beiden Versprühungsmittelstrahlen zuführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abstand zwischen den Schnittstellen der Mittellinie des Stromes des geschmolzenen Metalls mit der Mittellinie der beiden Versprühungsmittelstrahlen nicht kleiner als das Zweifache des größten Durchmessers des Stromes des geschmolzenen Metalls unmittelbar vor dessen Schnittstelle mit dem ersten Versprühungsmittelstrahl einstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Versprühungsmittelstrahl, der breiter als die größte Breite des Stromes des geschmolzenen Metalls unmittelbar vor dessen Schnittstelle mit diesem Versprühungsmittelstrahl ist, und ein zweiter Versprühungsmittelstrahl, der breiter als der Strom des geschmolzenen Metalls unmittelbar vor dessen Schnittstelle mit diesem Versprühungsmittelstrahl ist, verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des zweiten Versprühungsmittelstrahles auf einen Winkel von mindestens 10° divergierend von der ursprünglichen Stromrichtung des geschmolzenen Metalls eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Versprühungsmittelstrahl den Strom des geschmolzenen Metalls unter einem Winkel von 40 bis 45° schneidet und der zweite Versprühungsmittelstrahl praktisch parallel zu der Ausgangsrichtung des Stromes des geschmolzenen Metalls ausgerichtet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere Ströme des geschmolzenen Metalls nebeneinander anordnet und Versprühungsmittelstrahlen solcher Breitenausdehnung verwendet, daß sie gleichzeitig mehrere Ströme des geschmolzenen Metalls überdecken.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Gießtiegel (4) mit mindestens einer Gieß-

öffnung (5) und zwei Schlitzdüsen (6, 7), die parallel zueinander zu beiden Seiten der Gießöffnung angeordnet sind, wobei die erste Schlitzdüse (6) so zur Mittelachse der Gießöffnung ausgerichtet ist, daß die Mittelebene des Schlitzes mit dieser Mittelachse einen Winkel von 30 bis 60° bildet, während die zweite Schlitzdüse (7) so ausgerichtet ist, daß die Mittelebene des Schlitzes mit der Mittelebene des Schlitzes der ersten Schlitzdüse einen Winkel von 25 bis 60° bildet, und daß die Mittellinie der Gießöffnung die Mittelebene des Schlitzes der ersten Schlitzdüse in einem Abstand von der Schnittlinie der Mittelebenen der Schlitze miteinander schneidet, der nicht kleiner als der doppelte Durchmesser der Gießöffnung ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Schlitzdüsen (6. 7) sägezahnartig ausgebildet ist oder aus mehreren aneinander anschließenden Teilschlitzen besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch eekennzeichnet, daß die Gießöffnung (5) einen "elliptischen Querschnitt hat und so ausgerichtet ist, daß Hie Längsachse der Ellipse parallel zu der Auslaßöffnung der Schlitzdüsen (6, 7) liegt.