DE2349742C2 - Process for the production of pre-alloyed metal powder - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem aus der US-PS 28 97 539 bekannten und im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Verfahren.The invention is based on one known from US-PS 28 97 539 and in the preamble of the claim 1 specified procedure.
Bei diesem bekannten Verfahren gelangt das von der Elektrode abgeschmolzene Material in schwankender Zusammensetzung und gelegentlich in ungleichmäßigem Strom zur Zerkleinerungseinrichtung. Inhomogenitäten bezüglich der Zusammensetzung des angeschmolzenen Metalles sowie hinsichtlich der in der Zeiteinheit der Zerkleinerungseinrichtung zugeführten Menge dieses abgeschmolzenen Metalls führen jedoch zu unerwünschten Schwankungen der Eigenschaften des hergestellten vorlegierten Metallpulvers.In this known method, the material melted from the electrode comes in a fluctuating manner Composition and occasionally in uneven flow to the crusher. Inhomogeneities with regard to the composition of the molten metal as well as with regard to the time unit however, the amount of this melted metal fed to the comminuting device lead to undesirable fluctuations in the properties of the pre-alloyed metal powder produced.
Aus der DE-OS 21 09 209 sowie der DE-OS 20 12 213 sind Verfahren für die Herstellung von Pellets mit Hilfe von Elektronenstrahlen bekannt. Bei diesem Stand der Technik wird von einem Auffanggefäß für die abgeschmolzene Metallschmelze Gebrauch gemacht, aus welchem dieses abgeschmolzene Metall einer Zerkleinerungseinrichtung zugeführt wird.From DE-OS 21 09 209 and DE-OS 20 12 213 are methods for the production of pellets with the help known from electron beams. In this prior art, a collecting vessel for the Made use of molten metal, from which this molten metal is a Crushing device is supplied.
Ferner ist aus der US-PS 21 89 387 ein Verfahren zum Herstellen von Metallpellets bekannt, bei welchem zwischen zwei waagerecht angeordneten Elektroden im Lichtbogen Metall abgeschmolzen wird, welches in einen mit einem Abschreckmittel gefüllten Behälter hineinfällt, wo dieses Metall rasch vom schmelzflüssigen Zustand zu Pellets abgeschreckt wird.Furthermore, from US-PS 21 89 387 a method for producing metal pellets is known in which Metal is melted between two horizontally arranged electrodes in the arc, which in a container filled with a quenchant falls into it, where this metal rapidly separates from the molten metal Condition is quenched to pellets.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung so auszubilden, daß die Abschmelzbedingungen so eingestellt werden können, daß konstante Materialeigenschaften gewährleistet sind.The invention is based on the object of providing a method as specified in the preamble of claim 1 Form so that the melting conditions can be set so that constant Material properties are guaranteed.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved with a method of the type specified in the preamble of claim 1 solved by the specified in the characterizing part of claim 1 features.
Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technischeThe technical one that can be achieved with the aid of the invention
Fortschritt ergibt sich in erster Linie daraus, daß die Erstarrung der abgeschmolzenen Metalltropfen über das Abschmelzen der sich verbrauchenden ElektrodeProgress results primarily from the fact that the Solidification of the melted metal droplets through the melting of the consumed electrode
' gesteuert wird.'is controlled.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens eine der beiden Elektroden um ihre Achse gedreht und nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden beide Elektroden um ihre Achsen schwingen gelassen.According to a first preferred embodiment of the invention, at least one of the two electrodes rotated about its axis and according to a second preferred embodiment of the invention let both electrodes oscillate about their axes.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigtThe invention is illustrated below by means of exemplary embodiments and with reference to Drawing described in more detail. In this shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.Fig. 1 is a schematic representation of a device to carry out the procedure.
F i g. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens undF i g. 2 is a schematic representation of another Device for performing the method and
F i g. 3 eine schematische Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.F i g. 3 is a schematic representation of a particular preferred embodiment of the method according to the invention.
Wie F i g. 1 zu entnehmen, ist ein im folgenden als Auffangbehälter 10 bezeichnetes Gefäß vorgesehen, welches mit einer Wärmequelle, wie beispielsweise einer Induktionsspule 11, versehen ist, um ein vorzeitiges Abkühlen des schmelzflüssigen Metaliinhaltes zu verhindern. Dieses schmelzflüssige Metall wird dem Auffangbehälter von einer sich verbrauchenden Elektrode 52 sowie über eine gekühlte, sich nicht verbrauchende Gegenelektrode 54 zugeführt. Der Auffangbehälter weist eine Abstreifwandung t4 auf, mit deren Hilfe auf der Oberfläche des Metallschmelze schwimmende Verunreinigungen festgehalten werden können. Das schmelzflüssige Metall gelangt von dem Auffangbehälter 10 über eine Laufrinne 15 zu einer Zerkleinerungseinrichtung, die bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform als eine noch näher zu erläuternde drehbare Trommel ausgebildet ist.Like F i g. 1, a vessel referred to below as a collecting container 10 is provided, which is provided with a heat source such as an induction coil 11 to prevent a premature To prevent the molten metal content from cooling down. This molten metal becomes the Collecting container from a consumable electrode 52 as well as a cooled, not itself consuming counter-electrode 54 supplied. The collecting container has a stripping wall t4, with the help of which impurities floating on the surface of the molten metal are retained can. The molten metal passes from the collecting container 10 via a channel 15 to a Crushing device, which in the embodiment shown in Figure 3 as an even closer to illustrative rotatable drum is formed.
Die sich verbrauchende Elektrode 52 ist von der metallurgischen Zusammensetzung des zu erzeugenden Metallpulvers und ist im allgemeinen als gegossener Block ausgebildet.The consumable electrode 52 is of the metallurgical composition of that to be produced Metal powder and is generally formed as a cast block.
Unter dieser Elektrode ist eine sich nicht verbrauchende Gegenelektrode 54 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform sind die Elektrode 52 und die Gegenelektrode 54 über Leitungen 30 bzw. 31 mit einer Stromquelle 32 und einem Potentiometer 33 mit einem Schleifdraht 34 verbunden, wobei der Schleifdraht 34 von Hand einstellbar ist, um den Strom zu verändern, der den Elektroden von der Stromquelle 32 zugeführt wird. Die Elektrode 52 ist innerhalb einer evakuierten Kammer 51 angeordnet, in welcher sie mit Hilfe einer Stützeinrichtung 53 in vertikaler Lage gehalten ist. Die Stützeinrichtung 53 gestattet das Einstellen der Elektrodenlage derart, daß zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode 54 ein Lichtbogen ausbildbar ist. Die von der sich verbrauchenden Elektrode 52 abgeschmolzenen Tropfen bilden auf der Gegenelektrode 54 ein flaches Bad und fließen in Form eines flüssigen Metallstroms in den vorgewärmten Auffangbehälter 10. Der Auffangbehälter 10 kann mit Hilfe einer elektrischen Inductions- oder Widerstandsheizung 11 oder dergleichen erwärmt werden. Beim Ausfließen des Metalls aus dem Auffangbehälter verhindert die Abstreifwand 14 das Ausfließen von Schlacke oder anderer Verunreinigungen, die auf der Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls schwimmen können. Die Laufrinne 15 führt das flüssige Metall zu der Zerkleinerungseinrichtung.A counter-electrode 54, which does not consume itself, is provided under this electrode. At this Embodiment are the electrode 52 and the counter electrode 54 via lines 30 and 31 with a Power source 32 and a potentiometer 33 are connected to a sliding wire 34, the sliding wire 34 is manually adjustable to vary the current supplied to the electrodes from power source 32 will. The electrode 52 is arranged within an evacuated chamber 51, in which it with the help of a Support device 53 is held in a vertical position. The support device 53 allows the adjustment of the Electrode layer in such a way that an arc can be formed between the electrode and the counter electrode 54. The drops melted from the consumable electrode 52 form on the counter-electrode 54 form a shallow bath and flow into the preheated collecting container 10 in the form of a liquid metal stream. The collecting container 10 can with the help of an electrical induction or resistance heater 11 or the like are heated. This prevents the metal from flowing out of the collecting container Abstreifwand 14 the outflow of slag or other contaminants on the surface of the molten metal can float. The trough 15 leads the liquid metal to the Shredding device.
F i g. 2 zeigt die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung mit dem Unterschied, daß anstelle der Laufrinne eine Ausflußdüse 59 vorgesehen ist, welche das geschmolzene Metall von einer Gegenelektrode 58 enthält und das geschmolzene Metal! zu der Zerkleinerun^seinrichtung leitet. Die Ausflußdüse 59 kann mit Hilfe der elektrischen Widerstands- oder Induktionsspule 60 erwärmt werden.F i g. 2 shows the in FIG. 1 device shown with the difference that instead of the trough a Outflow nozzle 59 is provided which contains the molten metal from a counter electrode 58 and the molten metal! to the shredding facility directs. The outlet nozzle 59 can be operated with the aid of the electrical resistance or induction coil 60 be heated.
Die Verwendung der Gegenelektrode 54 bei dor in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform und der Gegenelektrode 5? nach der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform führt zur unverzüglichen Ausbildung eines flachen Bades, in welchem die von den jeweiligen Elektroden 52 abfließenden Metalltropfen gesammelt werden. Die Tiefe der Bäder wird im Hinblick auf eine optimale Temperatur des von der Gegenelektrode abfließenden Metalles bestimmt. Dabei beträgt die Badtiefe vorzugsweise weniger als ein Drittel des Durchmessers der Elektrode 52The use of the counter electrode 54 in FIG. 1 shown embodiment and the counter electrode 5? according to the embodiment shown in Figure 2 leads to the immediate formation of a Shallow bath in which the metal droplets flowing off the respective electrodes 52 are collected will. The depth of the baths is determined in terms of an optimal temperature of the counter electrode outflowing metal determined. The bath depth is preferably less than a third of the Diameter of electrode 52
In Fi g. 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, die in ihrer bevorzugten Ausführungsform zwei sich verbrauchende Elektroden 12 und 13 enthält. Diese Elektroden sind aus vorlegierten Werkstoffen aufgebaut, die in ihrer Zusammensetzung der Zusammensetzung der kontinuierlich herzustellenden Metallpulver entsprechen. Die Elektroden sind mit Hilfe von Leitungen 30 bzw. 31 mit einem Schalter 71 und über andere elektrische Leitungen 73 bzw. 74 mit einer Stromquelle 32 verbunden. Ein Potentiometer 33 mit einem Schleifdraht 34 ist von Hand einstellbar, um den Strom zu verändern, der den Elektroden von der Stromquelle 32 zugeführt wird. In dem Gehäuse ist ein Sichtglas 35 vorgesehen, um den Bogenspalt zwischen den Elektroden zu beobachten, die zur Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Bogenspaltabmessung mit Hilfe hydraulischer Einrichtungen 36 und 37 ein- und verstellbar sind. Leitungen 38a und 386 verbinden die hydraulischen Vorschubeinrichtungen mit einem Servo-System 40, welches über Leitungen 40a und 406 von einer Steuereinrichtung 39 über den Elektrodenvorschub steuerbar ist. Mit Hilfe von Motoren 69 und 70 sind die Elektroden 12 und 13 gegensinnig um wenigstens 180° hin- und herdrehbar. Die Verdrehgeschwindigkeit wird von einem nicht dargestellten Zeitglied überwacht und erfolgt mit vorbestimmter günstiger Geschwindigkeit. Anstelle des Hin- und Herdrehens kann wenigstens eine der Elektroden auch kontinuierlich um ihre Achse gedreht werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das Hin- und Herdrehen günstiger ist.In Fi g. 3 shows a device in its Preferred embodiment includes two consumable electrodes 12 and 13. These electrodes are off pre-alloyed materials built up in their composition of the composition of the continuous correspond to the metal powder to be produced. The electrodes are connected by means of lines 30 and 31, respectively a switch 71 and via other electrical lines 73 and 74 to a power source 32 tied together. A potentiometer 33 with a sliding wire 34 is adjustable by hand to change the current, which is supplied to the electrodes from the power source 32. A sight glass 35 is provided in the housing, to observe the arc gap between the electrodes necessary to maintain a predetermined Arch gap dimensions are adjustable and adjustable with the aid of hydraulic devices 36 and 37. Lines 38a and 386 connect the hydraulic feed devices to a servo system 40, which via lines 40a and 406 from a control device 39 via the electrode feed is controllable. With the aid of motors 69 and 70, electrodes 12 and 13 are in opposite directions by at least 180 ° rotatable back and forth. The rotation speed is monitored by a timing element (not shown) and takes place at a predetermined favorable speed. Instead of turning back and forth, at least one the electrodes are also rotated continuously around their axis. However, it has been found that turning back and forth is cheaper.
Durch das Einstellen der Relativstellungen der sich verbrauchenden Elektroden 12 und 13 mit Hilfe der Betätigung der hydraulischen Vorschubeinrichtungen 36 und 37 wird die Vorrichtung betriebsbereit gemacht, wobei die gegenseitige Einstellung der Elektroden im Hinblick auf die Ausbildung oder Zündung eines elektrischen Lichtbogens erfolgt. Durch die Leitungen 30 und 31 wird ein elektrischer Strom geführt, um den Lichtbogen zu zünden und die Elektroden abzuschmelzen. Das Zentrieren der Elektroden und Einhalten eines geeigneten gegenseitigen Abstandes der Elektroden ' wird mit Hilfe der Einrichtung 39 zur Steuerung des Elektrodenvorschubs in dem Maße ausgeführt, wie sich die Elektroden kontinuierlich verbrauchen. Die Elektroden 12 und 13 werden mit Hilfe der Motoren 69 und 70 kontinuierlich verschwenkt, um während des Schmelzvorganges einen gleichmäßigen Abbrand über die einander gegenüberliegend angeordneten Oberflächen der Elektroden zu gewährleisten. Dabei ist der Bogen mit Hilfe der Sichtöffnungen 35 beobachtbar. Um dem Problem des ungleichmäßigen Abbrennens von Elektroden mit unterschiedlicher Polarität entgegenzutreten, werden die Polaritäten der Elektroden vorzugsweise periodisch mit Hilfe eines die Polarität umkehrenden Schalters 71 geändert Das von den Elektroden abschmelzende Metall wird in Form eines Bades aus flüssigem Metall in einem Auffangbehälter 10 gesammelt und homogenisiert, wobei der Auffangbehälter 10 entsprechend der bei F i g. 1 gegebenen Beschreibung ausgebildet sein kann. Aus dem Auffangbehälter 10 fließt das Metall unter dem Abstreifer 14 hindurch und gelangt durch eine Düse 15 auf das Zerstäubungsrad oder die Zerstäubungstrommel 16. Die übrigen Verfahrensschritte sind mit denjenigen Schritten identisch, die bei der Ausführungsform nach F i g. 1 beschrieben werden.By adjusting the relative positions of the consuming electrodes 12 and 13 with the help of Actuation of the hydraulic feed devices 36 and 37, the device is made ready for operation, the mutual adjustment of the electrodes with a view to the formation or ignition of a electric arc occurs. Through the lines 30 and 31, an electric current is carried to the Ignite the arc and melt the electrodes. Centering the electrodes and keeping one suitable mutual distance of the electrodes' is with the help of the device 39 for controlling the Electrode advance is carried out as the electrodes continuously wear out. The electrodes 12 and 13 are swiveled continuously with the aid of the motors 69 and 70 to during the melting process an even burn over the opposing surfaces of the electrodes. The arch can be observed with the aid of the viewing openings 35. To that Problem of uneven burning of electrodes to face with different polarity, the polarities of the electrodes are preferred periodically changed by means of a polarity reversing switch 71 that of the electrodes Melting metal is collected in a collecting container 10 in the form of a bath of liquid metal and homogenized, with the collecting container 10 according to the method shown in FIG. 1 given description can be formed. From the collecting container 10, the metal flows under the scraper 14 and through passes through a nozzle 15 onto the atomizing wheel or atomizing drum 16. The remaining process steps are identical to those steps which are carried out in the embodiment according to FIG. 1 described will.
Bei der in F i g. 3 dargestellten Zerkleinerungseinrichtung gelangt das über die Laufrinne 15 zugeführte Metall in einem kontinuierlichen und kontrollierten Strom auf die äußere Oberfläche einer Trommel 16, die eine gelagerte Achswelle 16a besitzt, die sich horizontal durch die Trommel erstreckt und mit einem Antriebsmotor 16£> verbunden ist. Die äußere Oberfläche der Trommel ist vorzugsweise mit vorstehenden Zähnen oder Vorsprüngen versehen, die wassergekühlt und ersetzbar sind. Wenn der Strom des flüssigen Metalls auf der Trommeloberfläche auftrifft, wird er zu einem flüssigen Metallnebel zerteilt, der über eine bewegliche Platte 17 in eine Kammer 18 gelangt, wo das Metall in Pulverform erstarrt und als Pulver auf der Oberfläche eines Schwingförderers 19 gesammelt wird. Die Kammer 18 und der die Elektroden 12 und 13 sowie den Auffangbehälter 10 umgebende Raum sind evakuiert oder auf andere Weise mit einer kontrollierten nicht oxidierenden Atmosphäre ausgestattet. Die Temperatur des sich auf dem Förderer befindenden Metallpulvers muß unter eine Temperatur gefallen sein, bei welcher eine latente Schmelzwärme und Überhitzung des erstarrten Metalls auftreten kann, um eine Beeinträchtigung der Qualität und der Teilchengröße des hergestellten Metallpulvers zu verhindern. Das wird dadurch erzielt, daß der Zufluß und Strom des flüssigen Metalls beim Eintritt in die Haltekammer 18 über das Potentiometer 33 in der bereits beschriebenen Weise kontrolliert wird. Um die Qualität und andere Eigenschaften des zerkleinerten Metalls beim Eintritt in die Kammer 18 beobachten zu können, ist ein Sichtglas 21 in der Endwand dieser Kammer vorgesehen, um den Strom des Metalls zu beobachten, der von der Laufrinne 15 auf die Umfangsfläche der Trommel 16 gelangt.In the case of the in FIG. 3, the metal fed in via the chute 15 passes in a continuous and controlled flow onto the outer surface of a drum 16 which has a journaled axle shaft 16a which extends horizontally through the drum and which is connected to a drive motor 16>. The outer surface of the drum is preferably provided with protruding teeth or protrusions which are water cooled and replaceable. When the stream of liquid metal hits the drum surface, it is broken up into a liquid metal mist which passes via a movable plate 17 into a chamber 18 where the metal solidifies in powder form and is collected as powder on the surface of a vibratory conveyor 19. The chamber 18 and the space surrounding the electrodes 12 and 13 and the collecting container 10 are evacuated or otherwise provided with a controlled, non-oxidizing atmosphere. The temperature of the metal powder on the conveyor must have fallen below a temperature at which a latent heat of fusion and overheating of the solidified metal can occur, in order to prevent impairment of the quality and the particle size of the metal powder produced. This is achieved in that the inflow and flow of the liquid metal upon entry into the holding chamber 18 is controlled via the potentiometer 33 in the manner already described. In order to be able to observe the quality and other properties of the crushed metal as it enters the chamber 18, a sight glass 21 is provided in the end wall of this chamber in order to observe the flow of the metal which passes from the trough 15 onto the circumferential surface of the drum 16 .
Das Volumen des in die Haltekammer 18 eintretenden flüssigen Metalls kann im Hinblick auf den Metallstrom eingestellt und kontrolliert werden, der aus der Laufrinne 15 fließt und kann auf die optimale Zerkleinerungsgeschwindigkeit für die jeweils benutzte Einrichtung abgestellt werden.The volume of the liquid metal entering the holding chamber 18 can in view of the Metal flow can be adjusted and controlled, which flows out of the trough 15 and can be adjusted to the optimum Shredding speed can be switched off for the device used.
Anstelle der Drehtrommel 16 kann eine Scheibe verwendet werden, die derart angeordnet ist, daß der Metallstrom an ihrer oberen horizontalen Oberfläche auftritt und dort zerstäubt oder zerkleinert wird. Wahlweise kann auch eine Plasmakanone oder eine Argondüse benutzt werden, um das flüssige Metall zu zerstäuben. In jedem Fall sind jedoch die Elektroden und die Zerstäubungseinrichtungen im Vakuum oder in einer kontrollierten nicht oxidierenden Atmosphäre angeordnet.Instead of the rotary drum 16, a disk can be used which is arranged such that the Metal stream occurs on its upper horizontal surface and is atomized or crushed there. Alternatively, a plasma gun or an argon nozzle can be used to blow the liquid metal atomize. In each case, however, the electrodes and the sputtering devices are in vacuum or in placed in a controlled non-oxidizing atmosphere.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| 8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: DARMARA, FAHLI NAZMI CLARK, IRVIN DWIGHT, NEW HARTFORD, N.Y., US |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |