RU133445U1

RU133445U1 - LIQUID METAL SPRAYING PLANT

Info

Publication number: RU133445U1
Application number: RU2013106303/02U
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Сафонов; Константин Александрович Бромер; Алексей Оттович Шульц; Павел Александрович Лыков
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2013-10-20

Abstract

Установка для распыления металлов, содержащая индуктор и силовой блок индуктора, форсунку, бункер, рукавный фильтр, циркуляционный вентилятор, охладитель, канал подвода рабочего газа, отличающаяся тем, что индуктор выполнен многовитковым, а распыляющая форсунка снабжена двумя каналами подвода рабочего газа, сменной сопловой вставкой, горловиной, сменной крышкой и корпусом и размещена под нижним витком индуктора в непосредственной близости от нижнего витка, при этом корпус форсунки, крышка и сопловая вставка выполнены с продольным одиночным радиальным разрезом, создающим в кольцевой конфигурации форсунки одиночный разрыв.Installation for spraying metals, containing the inductor and the power unit of the inductor, nozzle, hopper, bag filter, circulation fan, cooler, working gas supply channel, characterized in that the inductor is multi-turn, and the spray nozzle is equipped with two working gas supply channels, a replaceable nozzle insert , a neck, a removable cap and a housing and is located under the lower coil of the inductor in the immediate vicinity of the lower coil, while the nozzle housing, the cap and nozzle insert are made with a longitudinal radial cut, creating a single gap in the annular configuration of the nozzle.

Description

Установка относится к области металлургии, а именно технике и технологии получения металлических порошков из их расплавов.The installation relates to the field of metallurgy, namely the technique and technology for producing metal powders from their melts.

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.A device for producing powder is known (USSR, patent No. 1704925, 1992), in which the melt is supplied to the spray unit through a quartz channel. The use of a quartz channel in a known device does not allow spraying melts of refractory metals and alloys.

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.A known device for producing powder (RU, patent No. 110312, 2011), comprising a melting furnace, a hopper, a bag filter, an exhaust fan, a source of compressed gas, a spray nozzle with an annular gas inlet channel. In a known device, the metal is melted in an induction furnace, and the melt is fed into the spray unit through a quartz channel. The use of a quartz channel in a known device does not allow spraying melts of refractory metals and alloys.

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.A device for producing metal powders is known (RU, patent No. 92012945/02, 1996), including a melting unit, an intermediate tank, a nozzle unit, a spray chamber with a constant water level, a storage chamber, a powder collector. The disadvantages of the known device may be the need for drying the resulting powder.

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.A device for producing metal powders of aluminum-magnesium alloys (RU, Patent No. 2191659, 2002) is known, in which spherical aluminum-magnesium powders are obtained by spraying a melt with compressed gas containing nitrogen and oxygen into a nitrogen gas atmosphere, followed by cooling, sieving and mixing powders in a nitrogen-oxygen medium. The disadvantages of the known device include the limitation of the temperature of the melt during the spraying process within 550-650 ° C.

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.A device for spraying molten aluminum and its alloys (RU, patent No. 4907312/02, 1994, prototype), including a melting unit and a vertical channel for supplying the melt, changing the vertical direction to horizontal. The channel has a rectangular section, the metal is fed into the nozzle using an electromagnetic pump. The disadvantages of the device include the complexity of the internal section of the channel and the need to use additional equipment for supplying metal. In addition, this device allows to obtain powders only from fusible materials.

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.The utility model is based on the technical task of creating a plant that will provide ultrafine powders of refractory and active metals and alloys with a particle size of less than 80 microns, and improve working conditions and production ecology.

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.The task is achieved by the fact that in the installation containing the inductor and the inductor power unit, nozzle, hopper, bag filter, circulation fan, cooler, working gas supply channel, according to the utility model, the inductor is multi-turn, and the spray nozzle is made in the form of an open circuit and installed under the lower coil of the inductor in the immediate vicinity of the lower coil.

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.The shape of the multi-turn inductor determines the zone heating and fusion of the end face of the workpiece and prevents the movement of liquid metal up the surface of the workpiece. The execution of the spray nozzle in the form of an open circuit, the placement of the nozzle in the immediate vicinity of the lower coil of the inductor prevents metal cooling when moving from the melting zone to the central part of the spray nozzle and eliminates the need for overheating of the melt, the nozzle is cooled by heat dissipation by the spray gas.

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).The essence of the utility model is illustrated by drawings, which show a diagram of the inventive installation (Fig. 1), a drawing of a spray nozzle (Fig. 2) and options for arranging the internal channels of the nozzle (Fig. 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.Installation for spraying metals (figure 1) contains the power unit of the inductor 1, inductor 2, nozzle 3, hopper 4, bag filter 5, circulation fan 6, cooler 7, the channel for supplying working gas 8. The nozzle (figure 2) contains two channels working gas supply 8, a replaceable nozzle insert 9, a neck 13, a removable cover 10 and a housing 11. The replaceable nozzle insert may have rectangular nozzles located on the periphery of the insert and parallel to its axis (Fig. 3a), or rectangular nozzles located on the periphery of the insert and having some axis first deflection angle (3b) for obtaining an axial spin the gas stream. The nozzle body, cap and nozzle insert have a longitudinal single radial cut, the plane of which contains the central axis of the nozzle, and creates a single gap in the annular configuration of the nozzle. The core blank 12 is fixed to the lifting bracket 14 at the top of the hopper.

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.The structural basis of the installation are the hopper 4 and the bag filter 5, interconnected by pipelines. The inductor 2 and the nozzle 3 are fixed on the upper part of the hopper, the longitudinal axis of symmetry of the inductor and the nozzle coincide with the longitudinal axis of symmetry of the hopper, the power leads of the inductor and the supply channels of the nozzle are fixed on the side of the hopper. The core blank is mounted on the lifting bracket in the upper part of the hopper, the longitudinal axis of symmetry of the workpiece coincides with the longitudinal axis of the hopper. The fan 6 is mounted on the upper cover of the bag filter housing and connected to it and to the hopper by pipelines.

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.When the installation is in operation, the workpiece 12 moves from top to bottom along the longitudinal axis of symmetry towards the bottom of the hopper, while the direction of movement coincides with the longitudinal axis of symmetry of the inductor and nozzle. The initial position of the workpiece - the lower end of the workpiece is in the same plane as the upper coil of the inductor, the final position of the workpiece - the upper end of the workpiece is located from the upper coil of the inductor at a distance of 2 ... 5 diameters of the workpiece. During operation of the installation, the gas flow moves from the outlet of the circulation fan to the upper part of the hopper, then along the longitudinal axis of the hopper to its lower part, then to the lower part of the bag filter housing, through the bag filter, cooler, and then to the inlet pipe of the circulation fan.

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.The powder is cooled after production with the help of ballasting gas of the same composition used in the nozzle. The gas circulates in a closed circuit through a filter and a cooler, which reduces its flow rate for cooling the powder. Excess gas pressure is discharged into the atmosphere.

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.The use of a high-power induction furnace makes it possible to spray metals and alloys with a high melting point. The principle of non-contact melting eliminates the interaction of the melt with the lining, which makes it possible to spray active metals and alloys. In addition, the absence of a lining simplifies plant maintenance and allows spraying materials of a wide range of melting points and chemical composition.

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.The installation (Fig. 1) works as follows: the power unit of the inductor 1 provides power and cooling to the inductor 2. The rod blank 12 enters along the longitudinal axis into the inductor, where it is melted. The molten metal under the action of gravity enters the Central part of the nozzle 3, where it is sprayed using compressed gas. The atomized metal is cooled by a ballast gas stream supplied by a circulation fan 6 and settles on the bottom of the hopper 4 and on the bag filter 5. The exhaust gas with excessive pressure is released into the atmosphere.

Claims

Installation for spraying metals, containing the inductor and the power unit of the inductor, nozzle, hopper, bag filter, circulation fan, cooler, working gas supply channel, characterized in that the inductor is multi-turn, and the spray nozzle is equipped with two working gas supply channels, a replaceable nozzle insert , a neck, a removable cap and a housing and is located under the lower coil of the inductor in the immediate vicinity of the lower coil, while the nozzle housing, the cap and nozzle insert are made with a longitudinal radial cut, creating a single gap in the annular configuration of the nozzle.