РОЗПИЛЮВАННЯ ІНЕРТНИМ ГАЗОМ

Критично проаналізовано технологічні схеми провідних виробників тонкодисперсних металевих порошків, таких як Schlenk (Німеччина), Alkan (Канада), Alcoa (США) та ін. Відзначено їх переваги та проблеми.На основі даних провідних компаній та/або власних розрахунків розроблено унікальну технологічну схему. Її головною особливістю є установка вертикального розпилення з розпилюючою форсункою закритого типу і замкнутою системою подачі азоту з його очищенням і рециркуляцією. Також встановлено, що плавку вихідного металу можна здійснювати на відкритому тиглі.Для забезпечення високого виходу дрібної фракції менше 30 мкм була розрахована та розроблена спеціальна розпилювальна форсунка з використанням надзвукової швидкості струменя азоту.Попередній нагрів азоту перед соплом з регулюванням його температури до 400°C забезпечує сферичну форму кінцевих частинок металевого порошку.Закрита система подачі азоту з його очищенням і рециркуляцією дозволяє істотно знизити питоме споживання та забезпечити повну незалежність процесу розпилення для отримання дрібнодисперсного металевого порошку.Регулювання вмісту кисню в азоті перед розпилювальним соплом забезпечує пасивацію металевого порошку під час його розпилення.На основі технологічної схеми розроблено нестандартне обладнання для отримання дрібнодисперсного металевого порошку. Основне нестандартне обладнання включає розпилювальну установку, яка складається з камери розпилення, розпилювальної форсунки, проміжного ковша, контейнера для порошку. Є всі складальні креслення, всі габаритні розміри точно встановлені для генерального плану та конструкції будівлі. Рекомендовані виробники та постачальники стандартного обладнання. Для контролю технологічних параметрів та сертифікації вироблених порошків обрано аналітичні прилади та отримано декілька комерційних пропозицій.

ЩО БУЛО ЗРОБЛЕНО?

Розроблено детальну виробничу документацію по всьому технологічному маршруту та розпилювальній установці. Вище показана технологічна схема установки розпилення інертного газу. Тут:

1- Індукційна піч

2 – Камера розпилення

3 – Компресор

4 – Установка короткоциклової адсорбції отримання азоту

5 – Компресор

6 – Вакуумний насос

7 – Фільтри

8 – Ресівера накопичення азоту

9 – Ресівер-буфер азоту

10 – Підігрівач азоту

11 – Аргоновий колектор

12 – Регулятор тиску

13 – Запірна арматура

14 – Клапани

15 – Водяні клапани

16 – Циклон грубої очистки

17 – Циклон (фільтри) тонкої очистки 

Експериментальна перевірка попередньо розрахованих форсунок проводилася з використанням двох варіантів форсунок на дослідно-розпилювальній установці. Прогнозовані теоретичні та експериментальні характеристики сопел дуже близькі.Коефіцієнт форми порошку, розпиленого холодним азотом, вказував на невелике відхилення від сферичної форми, тому було рекомендовано регулювати температуру азоту перед розпилювальним соплом, щоб забезпечити більш сферичну форму частинок порошку.

Дослідження розпилення сталі R6M5 проводили на дослідній установці УРС-40 НАНУ з нашою конструкцією сопла. Застосовували холодний азот під тиском 6 бар. Це невеликий агрегат об’ємом тигля 35 кг індукційної печі.

Склад фракції:

менше 63 мкм = 40,1 %

 63-160 мкм = 35,3 %

160-315 мкм = 18,7 %

> 315 мкм = 6,2 %

Всього = 100,0%

РЕЗУЛЬТАТ

Система подачі азоту є нашим власним «ноу-хау», повністю автоматизована. Фактична схема залежить від того, який тип металу буде розпилюватися та його маса при розтоплені. Закрита схема подачі азоту з рециркуляцією азоту. Азотна установка коротко-циклової адсорбції виробляє азот і подає його в накопичувальні ресивери. Компресорний бустер підвищує тиск до 2,5 – 4,0 МПа і через ресивер-буфер подає його в сопло. Вакуум-компресор всмоктує азот з камери розпилення і повертає в цикл.Розроблено унікальну конструкцію форсунки закритого типу:- Метал подається через центральний калібрований отвір; – Газ подається через спеціальне надзвукове сопло Лаваля з внутрішнім тілом обтікання; – Кільцеве сопло має спеціальний кут для атаки металевого струменя в точці фокусу.  – Визначення цих параметрів є нашим «ноу-хау» і ключовим фактором процесу розпилення інертним газом.

ТЕХНОЛОГІЯ ГОТОВА ДО РЕАЛІЗАЦІЇ ЗГІДНО ТЕХНІЧНОМУ ЗАВАДАННЮ НА ДОГОВІРНИХ УМОВАХ.