DE1268792B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von metallischem Pulver aus der fluessigenSchmelze - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B22d

Deutsche Kl.: 31 b2-23/08

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1268792
P 12 68 792.2-24
19.Juni 1964
22. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von metallischem Pulver aus der flüssigen Schmelze.

Bei der Erzeugung metallischer Pulver aus der flüssigen Schmelze verwendet man üblicherweise eine Ringdüse, aus der ein hochgespanntes Trägergas mit großer Geschwindigkeit austritt, und ein zentral in dieser Ringdüse angeordnetes Röhrchen, aus dem der Gießstrahl der Schmelze austritt. Wegen der unterschiedlichen Geschwindigkeit zwischen Gieß- und Gasstrahl entsteht in der Umgebung des Gießstrahls ein Unterdruck, der den Gießstrahl in mehr oder minder kleine Tröpfchen auseinanderreißt, die dann je nach Oberflächenspannung mehr oder minder kugelig erstarren.

In der Regel werden hierzu nicht vakuumbehandelte, also nicht entgaste Schmelzen verwendet. Es entstehen dabei wegen der im Laufe der Erstarrung unterschrittenen Löslichkeit erhebliche Gasdrücke, die die Kügelchen zu Hohlkugeln aufblähen. Diese Hohlkugeln sind im allgemeinen für die weitere Verwendung, z. B. Flamm- oder Plasmaspritzen oder Sintern, ungeeignet.

Selbst die Verdüsung einer vakuumbehandelten, also entgasten Schmelze führt häufig zu unerwünschten Pulvern, weil während des Verdüsungsprozesses hinreichend Gelegenheit zur Gasaufnahme besteht. Bei dem üblicherweise aus Kostengründen verwendeten ungereinigten Stickstoff als Trägergas entstehen erhebliche Mengen an Oxyden und Nitriden, die das Metallpulver für viele Fälle unbrauchbar machen können.

Es ist auch bekannt, an Stelle von Trägergasen Wasser zu verwenden, das den Ringdüsen unter Hochdruck zugeführt wird. Die Erfahrung lehrt, daß hierbei nur spratzige, aber keine kugeligen Pulver zu gewinnen sind. Darüber hinaus führt die Verwendung von Wasser als Trägermittel wegen der bei den in Frage kommenden Temperaturen auftretenden Dissoziation zur Aufnahme erheblicher Wasserstoffmengen und zur Oxydation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Schwierigkeiten durch Anwendung einer elektrodynamischen Verdüsungsmethode zu umgehen. Da hierbei materielle Trägermedien entbehrlich sind, können erstmalig Vakuumbedingungen eingehalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von metallischem Pulver aus der flüssigen Schmelze ist dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Schmelztiegel oder der Gießpfanne fließende Gießstrahl durch die Einwirkung eines magnetischen Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
metallischem Pulver aus der flüssigen Schmelze

Anmelder:

Deutsche Edelstahlwerke Aktiengesellschaft,

4150 Krefeld, Oberschlesienstr. 16

Als Erfinder benannt:

Dr. phil. Paul Gernhardt, 4630 Bochum

Drehfeldes in Drehung versetzt wird. Zur Erzeugung des magnetischen Drehfeldes wird ein zweipoliges Dreiphasensystem verwendet. Zur Speisung des Dreiphasensystems können entweder die Netzfrequenz oder die frequenztransformatorisch erzeugten dritten Oberwellen der Netzfrequenz oder generatorisch erzeugte höhere Frequenzen verwendet werden.

Die Anwendung elektromagnetischer Drehfelder auf das Gießen von Metallen insbesondere zu einem kontinuierlichen Strang ist bekannt. Das elektromagnetische Drehfeld wird aber nicht wie bei der vorliegenden Erfindung auf den aus einem Schmelztiegel oder einer Gießpfanne fließenden Gießstrahl, sondern auf den in der Stranggußkokille teilweise erstarrten Guß angewendet, um örtliche Unterschiede in der Temperatur und im Wärmeinhalt durch Hervorrufen einer geregelten Drehbewegung in dem noch nicht erstarrten Teil auszugleichen und dadurch den Kristallisationsvorgang im Sinn einer Vergrößerung der Kornzahl zu beeinflussen und Wärmespannungen im Gußstück zu unterdrücken. Der Vorschlag, elektromagnetische Drehfelder zur Erzeugung von Pulvern aus der flüssigen Schmelze anzuwenden, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, gehört dagegen nicht zum bekannten Stand der Technik.

Die Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die aus einem Schmelztiegel oder einer Gießpfanne, einem Gießtrichter und einem Pulveraufnahmebehälter besteht, ist gekennzeichnet durch einen um den Ausflußstutzen des Gießtrichters angeordneten zweipoligen dreisträngigen Stator. Nach einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Schmelztiegel oder Gießpfanne, Gießtrichter, Stator und Pulveraufnahmebehälter in einem evakuierten

809 550/371

Gefäß untergebracht sein. Der Ausflußstutzen des Gießtrichters soll erfindungsgemäß eine nach unten hin erweiterte konische Bohrung besitzen können.

Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist.

F i g. 1 zeigt einen Aufriß und

Fig. 2 einen Grundriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Aus einem Schmelztiegel oder einer Gießpfanne wird die vorzugsweise vakuumentgaste Schmelze 14 in den Trichter 13 gegossen, der am unteren Ende in den vorzugsweise aus Quarz oder einem keramischen Werkstoff bestehenden Ausflußstutzen 11 mündet. Er ist bis zum Beginn des Verdüsungsvorganges durch einen Gießstopfen verschlossen. Sowohl der Gießstopfen wie auch das Auslaufende des Stutzens 11 können zur Vermeidung des Einfrierens des Gießstrahls 12 durch elektrische Mittel beheizt sein.

Der Ausflußstutzen 11 ist von drei Polschuhen 15 eines dreisträngigen Stators 16 umgeben, der die in Stern oder Dreieck geschalteten Wicklungen 17, 18 und 19 trägt, die in an sich bekannter Weise wassergekühlt sind. Legt man nun an die Wicklungsenden der drei Stränge 17, 18 und 19 die Spannungen eines Dreiphasensystems, so entsteht in der Bohrung des Stators ein zweipoliges, mit Kreisfrequenz rotierendes magnetisches Drehfeld, das in dem als Kurzschlußläufer wirkenden Gießstrahl 12 elektrische Wirbelströme und damit Drehmomente erzeugt, die die Schmelze 14 in Drehung versetzen. Die rotierende Schmelze wird am unteren Ende des Ausflußstutzens 11 infolge der durch die Drehung des Gießstrahls 12 entstehenden Zentrifugalkraft in Tröpfchen auseinandergerissen, die auf ihren Bahnen abkühlen und zu Kugeln erstarren. Zur Erzeugung möglichst großer Rotationsgeschwindigkeit des Gießstrahls 12 ist es zweckmäßig, die Kreisfrequenz des Dreiphasensystems hoch zu wählen. An Stelle der üblicherweise vorhandenen 50-Hz-Wechselspannungen kann auch deren dritte Oberwelle (150 Hz), die in an sich bekannter Weise frequenztransformatorisch erzeugt wird, oder auch generatorisch erzeugte höhere Frequenzen verwendet werden.

Es kann, insbesondere bei großer Rotationsgeschwindigkeit des Gießstrahls, auch vorteilhaft sein, den Ausflußstutzenil nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, mit zylindrischer, sondern mit einer zum Austrittsende hin konisch erweiterten Bohrung zu versehen, um die Durchflußmenge zu erhöhen.

Die beschriebene Gesamteinrichtung kann in ein evakuierbares Gefäß gestellt werden, so daß das Vakuum vom Beginn des Einschmelzens bis zum Erstarren der Pulverteilchen aufrechterhalten werden kann. Da auf die frei fliegenden Tröpfchen keine Kräfte außer der Oberflächenspannung wirken, formen sie sich zu Kugeln ein, die wegen des Fehlens von Trägergasen und Luft mit blanker Oberfläche erstarren.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von metallischem Pulver aus der flüssigen Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Schmelztiegel oder der Gießpfanne fließende Gießstrahl durch die Einwirkung eines magnetischen Drehfeldes in Drehung versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des magnetischen Drehfeldes zweipolige Dreiphasensysteme verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung des Dreiphasensystems die frequenztransformatorisch erzeugten dritten Oberwellen der Netzfrequenz oder generatorisch erzeugte höhere Frequenzen verwendet werden.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem Schmelztiegel oder einer Gießpfanne, einem Gießtrichter und einem Pulveraufnahmebehälter, dadurch gekennzeichnet, daß um den Ausflußstutzen (11) des Gießtrichters (13) ein zweipoliger dreisträngiger Stator (16) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schmelztiegel oder Gießpfanne, Gießtrichter (13), Stator (16) und Pulveraufnahmebehälter in einem evakuierbaren Gefäß" untergebracht sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine nach unten hin konisch erweiterte Bohrung des Ausflußstutzens (11).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 902 434.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 550/371 5.68 © Bundesdruckerei Berlin