Đề tài Xưởng sản xuất bột kẽm kim loại bằng phương pháp phun kim loại nóng chảy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA LUYỆN KIM --------------:-------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “xưởng sản xuất bột kẽm kim loại bằng phương pháp phun kim loại nóng chảy” Cán bộ hướng dẫn: Thầy Lê Việt Dũng Sinh viên thực hiện: Cấn Đức Tám – Nguyễn Thế Tài – Nguyễn Văn Đào Khoa : Luyện kim Lớp luyện kim : K3 Thái Nguyên – 2011 Tài liệu tham khảo Tên sách, tên tác giả Năm xuất bản Luyện kim đại cương… Tập I,II ĐHBK Hà Nội – 1988 Quy trình thiết bị luyện kim Tập I,II,III,IV ĐHBK Hà Nội - 1989 MỤC – LỤC sè trang Đặt vấn đề: 1 Phần I: Tổng quan: I.1: Chương 1: Tổng quan. 2 I.2: Chương 2: Các phương pháp tạo bột. 4 I.2.1: Các tính chất hóa học của bột. 4 I.2.2: Các Tính chất lý học của bột. 4 I.2.3: Các tính chất công nghệ của bột. 5 I.2.4: Các phương pháp tạo bột. 5 I.2.5: Nhóm các phương pháp hóa lý. 5 I.2.6: Nhóm các phương pháp cơ học. 7 I.3: Chương 3: Cơ sở của phương pháp phun. 9 I.3.1: Phân loại các phương pháp phun bét. 11 I.3.2: Lý thuyết quá trình phun bét. 12 I.3.3: Cơ chế của quá trình phun. 20 I.3.4: Phun bột đồng. 36 I.3.5: Phun bột nhôm. 37 Phần II: Tính toán và chọn thiết bị cho xưởng II.1: Tính năng suất của thiết bị tạo bột kẽm. 38 II.2: Tính toán và thiết kế cấu trúc cơ cấu phun bột kẽm. 38 II.2.1: Tính toán các thông số của miệng phun kẽm lỏng. 39 II.2.2: Tính lượng không khớ nén cần thiết để tạo bột kẽm. 40 II.2.3: Tính tiết diện cần thiết của miệng phun không khí nén. 41 II.2.4: Tính và chọn cấu trúc của cơ cấu phun không khí nén. 41 II.3: Tính toán và chọn lò nấu kẽm và giữ nhiệt. 43 II.3.1: Tính toán và chọn lò bảo ôn. 44 II.3.2: Tính toán và chọn lò nấu kẽm lỏng. 45 II.3.3: Hệ thống điều khiển. 47 II.4: Chọn máy nộn khí. 49 II.5: Bố trí thiết bị, xác định công nghệ sản xuất bột kẽm bằng phương pháp phun. 50 II.5.1: Bố trí thiết bị của xưởng. 50 II.5.2: Vẽ mặt bằng xưởng. 51 II.5.3: Xác định công suất của toàn xưởng. 52 II.5.4: Lập công nghệ phun bột kẽm. 54 II.5.5: An toàn lao động khi sản xuất bột kẽm. 55 II.5.6: Các chỉ tiêu đạt được trong ca sản xuất bột kẽm. 57 II.5.7: Tính hiệu quả kinh tế. 57 Phần III: Kết luận và kiến nghị. 60 Đặt vấn đề: Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên được đưa vào vận hành từ đầu năm 2006 dùng công nghệ thuỷ luyện và do đặc thù của nguyên liệu tinh quặng kẽm thường cộng sinh với các kim loại khác như: Cu, Cd, Sb, Mn…nên trong quá trình hoà tách tinh quặng kẽm một số kim loại cộng sinh còng tan ra và đi vào dung dịch, dung dịch này chứa nhiều tạp chất, trước khi điện phân phải tiến hành làm sạch dung dịch, theo thiết kế cũ với công suất 10.000T/n cần dùng 450 - 500 tấn bột kẽm kim loại làm chất xi măng hoá trong khâu làm sạch dung dịch. Trong kế hoạch đầu tư của công ty Nhà máy Kẽm điện phân sẽ được cải tạo mở rộng nâng công suất lên 15.000 T/n, như vậy lượng bột kẽm cần dùng là: 750t/n. Lượng bột kẽm kim loại này trong nước chưa sản xuất được phải nhập ngoại giá rất cao so với kẽm thỏi, thủ tục nhập và bảo quản để sử dụng rất khó khăn. Chính vì vậy việc nghiên cứu đầu tư xây dựng một xưởng sản xuất bột kẽm từ các nguyên liệu chứa kẽm của Công ty, công suất 1000T/N phục vụ nhu cầu của công ty và bán cho một số nhà máy sản xuất kẽm trong khu vực là hết sức cần thiết, có ý nghĩa rất lớn về kinh tế và xã hội. CHƯƠNG I TỔNG QUAN Khoảng 60 năm trở lại đây, trên thế giới đã xuất hiện một nghành kỹ thuật mới, tuy còn non trẻ nhưng phát triển với tốc độ nhanh, ngày càng chiếm lĩnh thị trường đó là nghành luyện kim bét. Tuy mới ra đời nhưng sản phẩm của luyện kim bột đã được áp dụng rộng rãi trong mọi ngành kinh tế quốc dân. Sản phẩm luyện kim bột ngày càng thay thế nhiều vị trí của sản phẩm chế tạo theo phương pháp cổ điển đó là đúc phôi, sau đó gia công cơ khí. Qúa trình công nghệ sản xuất các chi tiết bằng phương pháp luyện bột rất đơn giản bao gồm: tạo bột kim loại hay hợp kim, tạo hình và thiêu kết. Ưu thế của luyện kim bột là công nghệ ngắn gọn ngay cả các chi tiết có hình dáng, thành phần hóa học phức tạp. Sự mất mát kim loại hay hợp kim, đặc biệt là kim loại màu bằng phương pháp gia công thông thường có chi tiết lên 60%, có khi còn cao hơn nữa , trong đó bằng phương pháp luyện kim bột sự mất mát không quá 7 ữ 10%. Nhược điểm cơ bản của công nghệ luyện kim bột là thiết bị Ðp đắt tiền và giá bột kim loại còn quá cao.v.v… Để giảm giá thành sản phẩm, mở rộng phạm vi ứng dụng của sản phẩm, trên thế giới người ta thường tìm tới các phương pháp sản xuất bột để giảm giá thành của bột kim loại hay hợp kim. Đó là vấn đề rất lớn mà hàng chục năm trở lại đây các nhà luyện kim bột đã đề ra các phương pháp tạo bột khác nhau và ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Hiện nay đang tồn tại nhiều phương pháp tạo bột được áp dụng trong thực tế sản xuất. Có thể chia chóng ra làm hai nhóm cơ bản; 1 Phương pháp cơ học. 2 Phương pháp hóa lý. Sản xuất bột bằng phương pháp hóa lý bao gồm: Điện phân, hoàn nguyên ô xít, hoàn nguyên nhiệt phân, phương pháp phân hủy, phương pháp ăn mòn giữa các tinh thể… Phương pháp cơ học đơn giản rẻ tiền đang được ứng dụng rộng rãi để sản xuất bột đó là phương pháp nghiền cơ học và phương pháp tạo bột bằng phun kim loại nóng chảy. Tuy phương pháp mới ra đời nhưng nó được ứng dụng rộng rãi để sản xuất ra bét kim loại màu như Cu, Sn, Zn, Pb, Al, và thép, Phương pháp này ứng dụng cho các kim loại hay hợp kim có nhiệt độ nóng chảy nhỏ hơn 16000C. Đối với các kim loại và hợp kim có nhiệt độ cao hơn chưa được ứng dụng vì thiết bị nấu luyện đắt tiền và phức tạp. Phương pháp phun bét kim loại nóng chảy cho năng xuất cao, Ýt sử dụng hóa chất nên bột nhận được có giá thành hạ. Đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của luyện kim bét. CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO BỘT I.2.1: CÁC TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA BỘT. Trong bét kim loại ngoài những cấu tử chính còn chứa một số tạp chất nhất định như ô xít, khí v.v… Sự có mặt của các ô xít trong bột sẽ làm giảm tính chất công nghệ của bột, nhưng đôi khi sự có mặt của các ô xít trong bột lại là điều mong muốn vì nó làm tăng khả năng thiêu kết của bột. Nhưng nếu trong bột có chứa các ô xít khó hoàn nguyên(ô xít Cr, Mn, Si) sẽ gây khó khăn khi Ðp và khi thiêu kết. Ngoài ra trong bột còn chứa một số khí như O2, N2, H2, CO. Khí chứa trong bột sẽ làm chúng giòn gây khó khăn khi Ðp , gây co ngót mạnh . I.2.2: CÁC TÍNH CHẤT LÝ HỌC. Mét trong những tính chất quan trọng của bột là hình thù hạt bột, tính chất này ảnh hưởng rất lớn đến tính chất công nghệ của bột. Bét nhận được căn cứ theo hình dạng, chúng được phân ra thành các nhóm sau: - Hình cầu. - Hình cầu + giọt nước. - Hình xốp. - Hình nhánh cây. - Hình đĩa, mảnh vỡ. - Hình sợi, cánh hoa. Bên cạnh đó ta phải xét đến kích thước hạt, kích thước hạt phụ thuộc rất nhiều vào các phương pháp tạo bột và có thể dao động trong phạm vi lớn. kích thước hạt có thể ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình gia công tiếp theo. Ngoài ra bét kim loại còn có các tính chất khác như: độ cứng tế vi, trọng lượng riêng, trạng thái mạng tinh thể của hạt bột. Các tính chất này đều có ảnh hưởng đến các đặc tính công nghệ cuả bột, đến sản phẩm công nghệ của bột kim loại. I.2.3 CÁC TÍNH CHẤT CÔNG NGHỆ CỦA BỘT. Trọng lượng đong tự do và trọng lượng đong có lắc là trọng lượng bột thu được trong một đơn vị thể tích ở trạng thái đong tự do và đong có lắc. Đại lượng này phụ thuộc nhiều vào kích thước hình dạng của bột. Đại lượng này rất quan trọng và cần thiết cho việc thiết kế khuôn Ðp. Độ chảy của bột: Được xác định bằng tốc độ chảy của bột qua lỗ một chiếc phễu chuẩn biểu diễn bằng g/séc. Độ chảy của bột có liên quan gián tiếp đến một số tính chất của bột như: trọng lượng đong, độ hạt mức độ vón. v.v… I.2.4: CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO BỘT. Hiện nay trong thực tế có nhiều phương pháp tạo bột kim loại. Để lựa chọn phương pháp sản xuất bột nào, phải xuất phát từ những yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm được ứng dụng, có hiệu quả cao giá thành hạ. Tất cả các phương pháp tạo bột có thể chia làm hai nhóm cơ bản. Đó là phương pháp cơ học và phương pháp hóa lý. Trong nhiều trường hợp để nâng cao chất lượng bột, ta có thể sử dụng đồng thời cả 2 phương pháp của 2 nhón trên. I.2.5: PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ. Các phương pháp hóa lý để sản xuất bét kim loại gồm phương pháp hoàn nguyên, điện phân, thăng hoa, bay hơi và ngưng tụ kim loại, ăn mòn ranh giới giữa các tinh thể. I.2.5.1: Phương pháp hoàn nguyên. Trong luyện kim bột, phương pháp hoàn nguyên được sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất bột. Phương pháp hoàn nguyên có thể chia làm hai loại cơ bản: hoàn nguyên oxit và hoàn nguyên nhiệt kim. Thực chất của quá trình này là sản xuất bột kim loại và hợp kim của chúng từ oxit thay muối. Dựa trên cơ sở ái lực hóa học của chất hoàn nguyên lớn hơn ái lực hóa học của chất được hoàn nguyên đối với O2, Cl2 ,F2... Tuy nhiên ở chúng có sự khác nhau. Đối với hoàn nguyên oxit người ta sử dụng các á kim H2, C, CO, vv…Còn hoàn nguyên nhiệt kim thường sử dụng các kim loại và hyđrua của chúng. Ưu điểm của phương pháp này là có thể ứng dụng cho nhiều kim loại, ngay cả những kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao như W, cho độ sạch cao, hạt nhỏ mịn. Bột nhận được bằng phương pháp hoàn nguyên có dạng mảnh xốp. Phương pháp này ứng dụng vào công nghệ tạo bột Titan, Zecon, Tantan, Niobi, Uran v.v…hoặc một số hợp kim màu nhẹ khác. Phương pháp này có nhược điểm là đòi hỏi những yêu cầu khắt khe về chất hoàn nguyên ( nhất là trong phương pháp hoàn nguyên nhiệt kim) cần có sự khống chế nhiệt độ, áp suất, hàm lượng tác nhân hoàn nguyên v.v…năng suất không cao và giá thành kinh tế cao. I.2.5.2: Phương pháp điện phân. Hiện nay, phương pháp điện phân đang được ứng dụng rộng rãi để sản xuất bột kim loại màu. Có 2 dạng điên phân: Điện phân trong dung dịch nước và điện phân trong dung dịch muối nóng chảy. Ưu điểm của phương pháp điện phân là có thể ứng dụng cho một số các kim loại Cu, Fe, Ag, Zn, Ni v.v.. và một số kim loại có hoạt tính hóa học cao. Phương pháp này có thể ứng dụng trên mọi quy mô lớn, vừa và nhỏ. Sản phẩm nhận được có cơ lý tính hầu như không thay đổi. Bột nhận được có hình dạng nhánh cây, nhưng nhược điểm của chúng là khó tạo bột hợp kim, năng suất thấp.v.v… I.2.5.3: Phương pháp xi măng hóa. Nhược điÓm của phương pháp này là năng suất thấp. Phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất bột kim loại và hợp kim ở dạng mạng kim loại đó bao quanh kim loại cơ bản. I.2.5.4: Phương pháp ăn mòn giữa các tinh thể. Ưu điểm sản xuất ra các kim loại và hợp kim có kích thước nhỏ mịn mà các phương pháp khác không thể sản xuất được có thể sử dụng phế thải công nghiệp như phoi, mảnh vụn, đầu thừa v.v…Nhược điểm của phương pháp này là đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao, thiết bị và chất phụ gia đặc biệt. Năng suất không cao, bị hạn chế nhiều. I.2.5.5 Phương pháp phân hủy cacbonin. Bột nhận được do quá trình phân hủy các hợp chất cacbon kim loại dễ bay hơi. Phương pháp này để sản xuất bột kim loại như Ni, Fe, Co và hợp kim của chúng. Nhược điểm của phương pháp này là bột có chứa nhiều tạp chất khí CO, N2, O2, v.v…giá thành của bột cao, song độ sạch không cao, năng suất thấp. I.2.5.6: Phương pháp bay hơi và ngưng tụ. Ưu điểm sản xuất bột các kim loại có áp suất hơi lớn ở nhiệt độ nóng chảy thấp ( Zn, Mg, Cd ) bét thu được có kích thước nhỏ , có độ sạch cao. Nhược điểm bị phủ màng oxit mỏng , có thể hạn chế được khi tiến hành trong chân không. ứng dụng phạm vi hẹp, năng suất không cao. I.2.6: PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC. Phương pháp cơ học cho phép làm biến nhỏ nguyên liệu ban đầu ( phoi cục v.v…) nhưng thành phần hóa học vẫn được giữ nguyên từ trạng thái ban đầu. I.2.6.1: Tạo bột bằng phương pháp nghiền cơ học. Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi, thực tế đã chứng minh phương pháp này có thể ứng dụng cho tạo bột hầu hết các loại kim loại và hợp kim. Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, có thể chuyển một số kim loại thành cứng giòn như Sb, Be, hợp kim Al, Mg, phero ra rạng bột. Nhưng nhược điểm của phương pháp này là khó nghiền các kim loại quá cứng hoặc quá mền. Vì năng suất thấp, giá thành cao, ngoài ra bột nhận được bị biến cứng bề mặt, hình dáng hạt phức tạp, khó đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. I.2.6.2: Phương pháp phun kim loại và hợp kim nóng chảy. Ở trên ta đã điểm qua các phương pháp tạo bột trong 2 nhóm phương pháp hóa lý và cơ học. Mỗi phương pháp cho ta loại bột có tính chất hóa lý khác nhau. Việc chọn phương pháp tạo bột này hay phương pháp khác phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của từng loại sản phẩm. Các phương pháp kể trên cho các sản phẩm bột có các tính chất rất khác nhau. Ví dụ: kích thước hạt ( kích thước trung bình), đối với bột sắt ( cacbonin) sấp xỉ 2 ữ 6àm. Cũng bột đó trong phương pháp phun, đường kính trung bình từ 50 ữ 700àm. Đối với bột điện phân có hình dạng nhánh cây mặc dù nó có kích thước nhá 1 ữ 5àm nhưng tỉ lệ bề mặt hay hoạt tính của nó rất lớn so với bột hình cầu. Phương pháp phun bét kim loại và hợp kim nóng chảy là phương pháp tạo bột tốt nhất để sản xuất ra bất kỳ bột kim loại và hợp kim nào với số lượng lớn, có độ hạt trung bình từ 10 ữ 500àm có thành phần hóa học chính xác và tương đối sạch. Đây cũng là phương pháp cho phép tạo bột hợp kim có sự đồng nhất tốt nhất. CHƯƠNG 3 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP PHUN Người ta cho kim loại hoặc hợp kim lỏng đi qua một lỗ nhỏ để tạo ra dòng kim loại lỏng, dòng kim loại lỏng này rơi xuống theo trọng lực gặp phải dòng nước hay dòng không khí phun với áp lực lớn và bị dòng tác nhân này kéo nhỏ tạo thành bột. Động năng của dòng khí, nước ở đây có tác dụng cơ học xé nhỏ, sau đó bột bị dòng không khí hoặc nước làm nguội ngay. Dòng kim loại lỏng cũng có thể bị xé nhỏ, tạo ra bét kim loại có dạng bầu dục hoặc hình cầu. Người ta dùng nước hoặc không khí để làm nguội. Bằng phương pháp phun bét kim loại, người ta có thể nhận được bột phần lớn có cỡ hạt từ 100-200àm dùng ngay cho quá trình tạo hình tiếp theo. Theo GUMMESON [1] có thể định nghĩa quá trình phun bét kim loại như sau:” Đó là phương pháp mà trong đó dòng kim loại nóng chảy bị dòng nước hoặc dòng không khí có áp lực lớn xé nhỏ và biến thành bột”. Phương pháp phun được nhiều người nghiên cứu tìm hiểu, được đầu tư và có xu hướng phát triển mạnh nhờ những ưu điểm chính sau đây: Phun để sản xuất bột kim loại có thể áp dụng cho hầu hết các kim loại có nhiệt độ nóng chảy nhỏ hơn 1600oC. Bất kỳ bột hợp kim nào cũng có thể tạo ra được bằng phương pháp này. Ví dụ bột của siêu hợp kim cơ sở Ni hay Co hoặc bột thép gió có hàm lượng nguyên tố hợp kim cao. Đối với thép gió, bằng phương pháp phun kim loại, có thể tạo ra được mác thép mới (thành phần khác nhau) so với thép gió truyền thống. Mặt khác, mỗi hạt bột kim loại đều có cùng một thành phần, rất đồng đều và không bị thiên tích , dễ khống chế độ hạt, cấu trúc và hình dáng hạt bột. Bột nhận được có độ sạch cao, Ýt tạp chất phi kim và kết quả của nó là tính khả Ðp tốt. Bột sản xuất bằng phương pháp phun có hoạt tính yếu do đại lượng diện tích bề mặt riêng nhỏ và do hình dáng của hạt bột có dạng cầu, giọt, lượng O2 hấp thụ nhỏ. Đối với bột thép gió và siêu hợp kim sản xuất bằng phương pháp phun có thể cho các hạt bột có cùng thành phần đồng nhất và không bị phân lớp. Dùng phương pháp Ðp thủy tĩnh nóng các loại bột này ta có thể nhận được các sản phẩm không xốp, không có sự thiên tích. Mặt khác do vốn đầu tư nhỏ giá thành hạ, rất rễ được thị trường chấp nhận. Đứng trên quan điểm năng lượng thì việc xé nhỏ và tạo bột kim loại từ dòng kim loại nóng chảy dễ hơn nhiều so víi việc nghiền một khối kim loại rắn. Vì vậy trong số các phương pháp cơ học tạo bột thì phun kim loại lỏng là phương pháp tốt nhất, tốn Ýt năng lượng, thường chỉ bằng 10% năng lượng nghiền ra bột. Mô hình của quy trình có thể lớn, vừa, nhỏ, do đó phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Bên cạnh những ưu điểm trên, phương pháp phun còn có những nhược điểm sau. Quá trình phun bột phải khống chế nhiều thông số cùng một lúc, cần phải hiểu biết về luyện kim để làm chủ và khống chế tốt các thông số của bể kim loại nóng chảy. Quá trình phun còn nhiều điều cần làm sáng tỏ, còn bị hạn chế về lý thuyết, mặt khác luyện kim bột nói chung và phương pháp phun bột nói riêng là công nghệ mới đang được đi sâu tìm hiểu.Vấn đề chuyển pha khi làm nguội đột ngột là một điều đặt ra cho quá trình phun. Trong một vài trường hợp, ví dụ hợp kim Cu – Pb pha dễ nóng chảy có thể xuất hiện ở giữa tâm của hạt bột dẫn tới các hạt bột có kính thước khác nhau, các thành phần khác nhau. Quá trình làm nguội nhanh có thể cuốn theo khí vào trong lòng bột. Trong một vài hợp kim có thể có cấu trúc tôi, vì vậy phải ủ bột trước khi tạo hình. Bột nhận được bằng phương pháp này bề mặt bị tiếp xúc với không khí và nước dễ bị ôxy hoá. Để tránh khỏi ôxy hoá bề mặt, ngưới ta phải sử dụng dạng khí trơ hoặc N2 để bảo vệ. Nếu đòi hỏi chất lượng bột phun cao cần phải dùng hỗn hợp N2 + Ar2. Bột nhận được bằng phương pháp phun thường có cỡ hạt từ 100 - 700àm để có độ hạt đồng đều cần phải khống chế chặt chẽ nhiều thông số trong quá trình phun. I.3: PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP PHUN BÉT. Như đã nêu ở trên, hiện nay phần lớn bột kim loại được sản xuất bằng các phương pháp phun bột khác nhau. Nhờ các tiến bộ về kỹ thật, người ta chế tạo các thiết bị phun với giá rẻ hơn năng suất cao hơn nhưng chất lượng bột vẫn tốt, đáp ứng được yêu cầu của thị trường. Trên thế giới có nhiều phương pháp phun bét kim loại khác nhau. Các phương pháp phun bột hiện nay được phân loại và trình bày trên sơ đồ I. Trong phần lớn các trường hợp, kim loại lỏng được phun thành bột tại thời điểm rót. Ngoài ra còn phương pháp tạo bột do tác dụng cơ của điện hồ quang. Các phương pháp còn lại quá trình phun bột được thực hiện nhờ không khí trơ, nước hoặc trong buồng chân không. Một nhóm các phương pháp phun khác được phân tích gần đây là phun bét kim loại bằng li tâm hoặc là kim loại cần phun được làm điện cực và quay trong khi nóng chảy hoặc nồi lò cùng kim loại lỏng quay và khi quay kim loại nóng chảy được văng ra làm nguội ở thành thiết bị phun. Bảng 1: Các phương pháp ------------------------Kim loại lỏng----------------------------------------------- Phun kim lo¹i b»ng ph­¬ng ph¸p kh¸c Phun kim lo¹i b»ng c¸ch chia nhá dßng ch¶y kim lo¹i Phun b»ng lùc li t©m 02 01 03 Siªu ©m Ph­¬ng ph¸p DPG §iÖn cùc quay Klo¹i láng r¬i tù do Bi H¹t Trôc quay nhanh Phun kim lo¹i b»ng !H20 ! KK ! K ! C Cách thực hành Nấu chảy Hồ quang Chùm tia điện tử PLASMA Điện cực quay REF/ĐEP CLET PSV PREP Điện cực rung CSC E RO EBRD P.A.R.P Phương pháp siêu âm, phương pháp điện cực rung và phương pháp phun trực tiếp bằng trục được làm nguội khi quay [1] I.3.2: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH PHUN BÉT KIM LOẠI. Các phương pháp phun kể trên đều được dựa trên các điều kiện và thông số cơ bản là tạo ra kim loại hoặc hợp kim ở dạng lỏng. Sau đó nhờ những lực cơ học để xé nhỏ chúng ra. Nhiều thông số khác nhau về vật lý, hoá học, v.v…có ảnh hưởng đến quá trình này. Các phương pháp nêu trên có tác dụng giảm bớt hoặc hạn chế các thông số ảnh hưởng đến quá trình phun bét . Theo sơ đồ 2 dưới đây được trình bầy 4 thông số cơ bản có ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất ứng dụng của bột . Dựa trên các thông số cơ bản chóng ta sẽ đi vào nghiên cứu ảnh hưởng của chúng tới quá trình công nghệ. Bảng 2: Các thông số. TÝnh chÊt c¬ b¶n cña bét KL - KÝch th­íc - H×nh d¸ng - Thµnh phÇn ho¸ häc - CÊu tróc tÕ vi TÝnh chÊt c«ng nghÖ sö dông - §é bÒn sau khi Ðp - TÝnh rÌn - Tèc ®é thiªu kÕt - §é bÒn s¶n phÈm I.3.2.1: KÝch thước. Trong kim loại lỏng, các mối liên kết thường yếu hơn ở thể rắn. Trong trường hợp dòng kim loại nóng chảy gặp dòng nước hay khí thì một phần mối liên kết đó bị phá vỡ. Phần bị phá vỡ đó tỷ lệ thuận với sự tăng năng lượng bề mặt. Nói cách khác khi phun phải đưa năng lượng phụ vào và năng lượng này tỷ lệ thuận với sức căng mặt ngoài và tỷ lệ nghịch với đường kính của hạt ( giả thiết các hạt có cùng kích thước) Trong thực tế phần lớn năng lượng cung cấp hoặc là mất đi hoặc là tăng tốc độ chảy của kim loại lỏng, chỉ có một phần nh