Способ производства железного порошка для прессования изделий и устройство для его осуществления

 

1. Способ производства железного порошка для прессования изделий включающий распыление расплава металла водой высокого давления при схождении водяного потока в зоиу распыления под углом к струе жидкого металла , высокотемпературный восстановительньй отжиг полученного порошка и последующий размол, отличающийся тем, что, с целью повышения технологических свойств порошка , распыление осуществляют водой через кольцевое сопло при давлении { 80-130 бар и расходе 12-15 при СО создании разрежения в зоне распыления 0,02-0,2 бар, при этом угол встречи потока воды со струей жидкого металла составляет 40-60. 2. Устройство для производства железного порошка, включающее кольцевое сопло с каналами для подачи СП воды, отличающееся тем, что под кольцевьн соплом установлена сменная регулируемая по длине труба. со

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК I (1Ю (И) 1(И) В 22 F 9/08

Г ОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 2720151/22-02 (22) 06 ° 02.79 (31) Р 2806716.5 (32) 14.02,78 (33) ФРГ (46) 15 . 04. 85. Бюл. (72) Дитер Бернхардт, Норберт Даут ценберг, Рйхард Луммер и Георг Хубер (ФРГ) (71) Маннесманн АГ (ФРГ) (53) 621 . 762. 2: 669. 1 (088. 8) (56) 1. Федорченко И.М., Андриевский P.À. Основы порошковой металлургии. Киев. Изд. АН УССР, 196I, с.2331.

2. Гаимесен П.У. Распыление металлов водой высокого давления. — Сб.

"Порошковая металлургия материалов специального назначения", М., "Металлурл"ия", 1977, с. 25-47.

3. Патент Великобритании

У 1318245, кл. С 7 Х, опублик. 1973 (прототип).

4. Патент ФРГ Р 1178679, кл. 31 Ь2 23/08, 1967 (прототип). (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗНОГО

ПОРОШКА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ . (57) 1. Способ производства железного порошка для прессования изделий, включающий распыление расплава металла водой высокого давления при схождении водяного потока в зону распыления под углом к струе жидкого металла, высокотемпературный восстановительный отжиг полученного порошка и последующий размол, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения технологических свойств порошка, распыление осуществляют водой через кольцевое сопло при давлении Q

80-130 бар и расходе 12-15 м /т при создании разрежения в зоне распыления 0,02-0,2 бар, при зтом угол встречи потока воды со струей жидкого металла составляет 40-60 ь

Ю

2. Устройство для производства железного порошка, включающее кольцевое сопло с каналами для подачи воды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что под кольцевьи соплом установлена сменная регулируемая по длине труба.

197

3 1151

Изобретение относится к способу . изготовления железного порошка для металлокерамического производства нэ расплавов водой высокого давления, а также к устройству для его осущест- вления.

Известно получение железного порошка для прессования (насыпной вес

2,5 г/см и прессуемость при

6 т/см = 6,8 г/см ) путем прямого 1о восстановления железных руд или продувкой воздухом высокоуглеродистых расплавов (1).

Получаемая при этом железная губка раэмалывается, порошок просеивается и отжигается в защитной атмосфере. Характерным качеством этого порошка является высокая прочность влажных формованных из порошка изделий и средняя прессуемость.

Наиболее производительным методом получения порошков является метод распыления расплавов металлов и сплавов.

Известен способ распыления водой высокого давления, пригодный для полу чения порошков различных металлов и сплавов с широким диапазоном технологических характеристик С2 3.

Наиболее близким к изобретению является способ производства железного порошка путем распыления расплавленной струи жидкого металла водой высокого давления, подаваемой форсунками, симметрично расположенными от- 5 носительно струи металла, под давлением до 35 атм, с углом встречи водяных струй со своГодной струей металла от 15 до 30 в зоне распыления. Полученный порошок подвергают восстановительному отжигу и размалывают (3 ).

Известно устройство для осуществления распыления расплава металла водой высокого давления, выполнен45 ное в ниде кольцевого сопла с каналами для подачи воды. Распыление металла водой высокого давления при осуществлении его как с помощью насадок форсунки, так и с помощью кольцевого 5О сопла позволяет получать порошки компактной структуры и неправильной формы частиц (41.

Характерным качеством данных по-рошков является насыпной вес более

3 г/см, высокая прессуемость, например, прн 6 т/см — 7,1 т/см но недостаточная прочность в непросушен ном состоянии, особенно в диапазоне малой плотности (менее 6,5 г/смз).

Цепь изобретения — повышение технологических свойств порошка.

Цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу, включающему распыление расплава металла водой высокого давления при схождении водяного потока в зону распыления под углом к струе жидкого металла распыление водой проводят через кольцевое сопло под давлением 80-130 бар и расходе 12-15 м /т при создании разрежения в зоне распыления 0,020,2 бар, при этом угол встречи котока воды со струей жидкого металла составляет 40-60

При этом в устройстве для осуществления способа, содержащее кольцевое сопло с каналами для подачи воды, под кольцевьм соплом устанавливают сменную регулируемую по длине трубу.

На чертеже схематически изображено устройство для „осуществления способа.

Струя жидкого металла 1 подается в устройство через отверстие 2 кольцевого сопла 3. Подвод воды под давI пением осуществляется через трубопровод 4. Вода под давлением выходит иэ кольцевой щели 5 в виде конуса 6, угол встречи между струей металла и конусом б воды обозначен с .

К соплу снизу присоединена труба 7, длину которой можно менять. Через трубу 7 распыленный порошок 8 ладает в охлажцающую среду 9.

Засасываемое соплом количество воздуха зависит от давления Р поступающей воды и в приближении прямо пропорционально УР.. Образующийся при этом эффект всасывания так мал, что при указанном угле встречи струи металла с конусом воды и расходе воды жидкий металл частично или полностью отбрасывался бы назад и сопло ие могло бы работать нормально.

С установкой трубы 7 эффект всасывания увеличивается настолько, что через сопло беспрепятственно кроходит заданное количество жидкого металла. Увеличение длины L трубы и уменьшение диаметра D повышают эффект всасывания.

При заданных диаметре сопла, угле конуса и постоянном давлении воды отношение L/D и величина всасыВН36ШИ Заказ 2 t 84/46 Тираж 747 Поднисиое

Филиал ППП "Патеит", г.Ужгород, уа.йроежтим, С

3 1151 вания в отверстии сопла приблизительно пропорциональны.

Для эксплуатации целесообразно выбрать диаметр D трубы таким, чтобы он превышал диаметр d отверстия сопла в 1,5 раза.

Полученный при распылении расплава порошок из-за окисленности последнего подвергают восстановительному отжигу, например, в атмосфере 10 водорода или продуктов диссоциации аммиака при 1100 С, при этом содержание кислорода в.отожженном порошке должно поддерживаться менее

0,157, а содержание углерода — менее 0 02Х. Это позволяет получить порошок низкого насыпного веса с высокими формуемостью и прессуемостью.

При осуществлении изобретения жидкая сталь с содержанием С < 0,157

Si 0,05X, Nn 0,157, Р (0,015%, S (0,015X, Cu C 0,04X, Cr < 0,04Х и никеля (0,04% при 1600 С вводилась струей 4 18 мм в кольцевое 25 сопло, диаметр d отверстия которого составил 95 мм. Вода под давлением

85 бар при расходе 13 м /т подавалась через щель сопла с углом встречи ее со струей металла 45 . При установке всасывающей трубы диаметром

197 4

D = 150 мм и длиной L = 1000 мм под кольцевым соплом было достигнуто всасывание воздуха в количестве около 1 м /с. При этом был получен порошок-сырец с содержанием кислорода около 1,2Х при насыпном весе 3,2 г/см со следующими фракциями частиц:

+200 мкм — 07; + 60 мкм - 23X;

+160 мм — 3%; -60 мкм — 57X; +100 мкм

17Х.

Затем порошок подвергался восстановительному отжигу в присутствии водорода при 1100 С и размолу.

Восстановительный порошок имел содержание углерода 0,01Х и содержание кислорода 0,12Х. Насыпной вес понизился с 3,2 до 2,5 г/см . Фракции частиц распределились следующим образом: +300 мкм — OX; +100 мкм

307; +200 мкм — 57.; +63 мкм - 25%;

+160 мкм - 20X; -63 мкм — 20%.

Иэ этого примера следует, что отожженный порошок крупнее, чем порошоксырец.

Изготовленный согласно изобретению порошок пригоден для формования изделий с высокой прочностью изделий во влажном состоянии при обычных в практике формования давлениях от

2-8 т/см для всего диапазона плот ности (6-7,7 г/см ).