Investigação sobre a atomização de gás acoplada para produção de pó amorfo à base de Fe via simulação e ensaios industriais: Parte II. Voo e resfriamento de partículas durante a atomização secundária

Um Modelo de Partículas Discretas (DPM) com acoplamento bidirecional é aplicado para calcular o processo de atomização secundária. O voo das partículas e o processo de resfriamento são estudados sob diferentes parâmetros de processo. Os resultados mostram que o tamanho médio das partículas (d50) depende da interação gás-líquido e diminui com o aumento da razão gás-fusão (GMR). O desvio padrão do tamanho das partículas (d84/d50) aumenta à medida que a taxa de fluxo de massa da fusão aumenta, e tanto altas quanto baixas pressões de atomização resultam em um alto d84/d50. A taxa média de resfriamento das partículas pode ser melhorada reduzindo a taxa de fluxo de massa da fusão e aumentando a pressão de atomização. Ao aumentar a temperatura do gás para 400 K, o d50 pode ser significativamente reduzido e a taxa média de resfriamento pode aumentar aproximadamente duas vezes, indicando que a técnica de atomização de gás quente pode melhorar efetivamente o rendimento de pós amorfos finos. No entanto, temperaturas excessivas do gás não apenas têm um efeito limitado na melhoria da taxa de resfriamento, mas também aumentam significativamente o d84/d50 e partículas defeituosas, sugerindo que a temperatura do gás deve ser ajustada ao processo de atomização para alcançar efeitos ideais. Os pós produzidos a 2,0 MPa e 0,075 kg·s-1 exibem boa circularidade com um d50 de 58,9 μm, que está em boa concordância com a análise de simulação. Além disso, os pós com tamanhos inferiores a 50 μm exibem alta fração amorfa (96,6%) e propriedades magnéticas macias notáveis. Neste trabalho, um modelo acoplado de transferência de calor-fluxo-DPM é estabelecido para fornecer orientação teórica para a produção de pós amorfos de alto desempenho à base de Fe.