High quality powder steel is manufactured through gas atomization at Erasteel Kloster AB in Söderfors. During their batches they have a problem with varying weight of capsules which can cause problems with bending capsules and unreliable exchange. Bent capsules risk damaging the equipment and cannot be used.The work was performed with the purpose to investigate the source for varying weights of capsules during batches and with the goal to account for a solution on how the varying capsule weights can be reduced.Powder samples were taken during five batches aiming to investigate the cause for varying capsule weights. The powders characteristics were analyzed with different methods which presented the powders size distribution, fill density, tap density and flowability. The Lubanska equation which calculates powders mean diameter was simplified and adjusted for the Erasteel plant with the intention to control gas pressure depending on the metal flow rate.Analyzes showed that the powder size distribution was changing during every batch. The amount of larger particles decreased more than the amount of small particles increased meanwhile the width of the powders size distribution decreased. This gave the largest width of size distribution half-way into the batch and the highest capsule weights were obtained at this moment.The simplified equation was applied to the moment when highest capsule weights was obtained and gave guidelines on how the gas pressure should be controlled to achieve similar size distribution. Further analyzes showed that the metal flow rate was proportional to the gas temperature due to it is measured after being in contact the melt stream.Since the equation was simplified and verified on five batches more tests needs to be extracted. It needs to be done not only to get a more reliable equation but also for an opportunity to test it in practice. With samples collected from more batches, there is a possibility to control the gas pressure with gas temperature and an automatic control of the gas pressure could be performed. / På Erasteel Kloster AB i Söderfors tillverkas högkvalitativt pulverstål genom gasatomisering. De har ibland under deras körningar problem med varierande kapselvikter vilket kan ge problem med att kapslar veckas vid komprimering samt opålitligt utbyte. Veckade kapslar riskerar att skada komprimeringsutrustningen samtidigt som kapseln måste skrotas. Arbetet utfördes i syftet att undersöka orsaken till varför kapselvikterna varierar under chargerna och med målet att redogöra för hur variationerna på kapselvikterna kan minskas. Under fem körningar togs pulverprover ut för att undersöka orsaken till varför kapselvikterna varierar. Pulvrets egenskaper analyserades med olika metoder vilka gav pulvrets storleksfördelning, fylldensitet, skakdensitet samt flytbarhet. Den Lubanska ekvationen för att beräkna pulvers medeldiameter vid gasatomisering förenklades och anpassades till Erasteels anläggning för att anpassa gastryck efter metallflöde. Analysen visade att pulvrets storleksfördelning förändrades under samtliga körningar. Mängden stora pulverkorn minskade mer än vad mängden små pulverkorn ökade under atomiseringen. Detta medförde att den största variationen av stora och små pulverkorn var halvvägs in i chargen och vid denna tidpunkt erhölls även de högsta kapselvikterna. Den förenklade ekvationen gav, med hjälp av tidpunkten då kapselvikterna var som högst, riktlinjer för hur gastrycket bör styras för att uppnå liknande storleksfördelning. Ytterligare analyser visade att gastemperaturen var proportionellt mot metallflödet, då temperaturen mättes efter att gasen varit i kontakt med det rinnande stålet. Eftersom den tillämpade ekvationen förenklades och verifierades mot endast fem körningar borde fler tester utföras. Detta för att ge en mer tillförlitlig styrning samt möjligheten att testa ekvationens riktlinjer i praktiken. Med provuttag under flera charger finns möjligheten att styra gastryck mot gastemperatur och med hjälp av detta skapa en automatiserad styrning.

Gas atomization is regarded as a reliable method for creating high-quality metal powders from molten metal. The liquid metal is fed into the chamber as a free-falling stream through a nozzle, where it is impinged by high-velocity gas jets, causing degeneration and production of metal droplets, which solidify to create metal powders. As the metal droplets fall lower towards the collection hoopers, the solidification process begins. As a result, having a strong handle on the process parameters helps to produce metal powders that are fine, spheroidized, and have good characteristics. A free fall atomizer with twelve discrete nozzles, having a cylindrical internal profile, arranged in two different levels has been employed to introduce high-velocity gas jets into the chamber, for the current study. A cross-sectional sketch created by Uddeholm AB provided the geometric dimensions, and CFD was used to generate a simulation experiment for the system. Fluent setup input values were derived from literature data. The primary objective of the study is to analyze the influence of varying inlet pressure and the number of discrete gas jet nozzles, on the flow behavior of the atomizing gas. Additionally, the Discrete Phase Model approach was adopted to study the interaction of particles with the gas flow. The simulation model was validated by carrying out the visualization experiment, Schlieren imaging. From the study, it was realized that the results of the numerical model showed a mismatch relative to the experimental value. This can be attributed to the discretization technique, input parameters and the numerical model employed in this study. However, the parametric study provided a qualitative analysis regarding the influence of input parameters on flow behavior. It was studied that with increasing the inlet pressure and number of discrete nozzles there is a subsequent increase in the maximum velocity attained by the atomizing gas, resulting in a decrease in velocity of melt introduced into the system. Additionally, a radial pressure gradient was observed to be present that increased in accordance with the parameters, resulting in reduction of the melt film thickness produced during pre-filming mechanism. However, the Discrete Phase Model provided evidence that with increment in the gas to melt ratio, the number of particles that get dispersed to make collision with the domain wall increased. Thus, a subsequent increase in downstream velocity was required to maintain the particles within the domain walls as the study parameters were increased. / Gasatomisering betraktas vara en tillförlitlig metod för att skapa högkvalitativt metallpulver från smält metall. Den flytande metallen matas in i en kammare som en fri fallande ström genom ett munstycke, där den trycks in av höghastighetsstrålar. Vilket skapar en degeneration och en bildandet av metalldroppar som stelnar till att metallpulver kan skapas. Stelningsprocessen börjar när metalldropparna faller emot uppsamlingsbågarna. Ett fint och sfärisk metall metallpulver med goda egenskaper kan produceras genom att ha en god kontroll på processparametrarna. I denna studie har en ”Free Fall Atomizer” med tolv diskreta munstycken med en cylindrisk profil arrangerade i två olika nivåer använts för att introducera höghastighetsstrålar i kammaren. De geometriska dimensionerna var försedda från en ritning i tvärsnitt skapad av Uddeholms AB och samt användes en CFD för att generera ett simulationsexperiment av systemet. Ingångsvärden för inställningarna av flödena härleddes från litteraturdata. Huvudsyftet med studien var att studera flödesbeteendet av den atomiserande gasen genom att analysera inflytandet av att variera ingångstrycket och antalet diskreta gasstrålmunstycken. Dessutom togs det till en diskret fasmodell för att studera partiklarnas interaktion med gasflödet. Simulationsmodellen validerades genom att utföra ett visualiseringsexperiment genom Schlierenfotografering. Det framgick i studien att den numeriska modellens resultat inte stämde överens med det experimentella värdet. Detta kan attribueras till diskretiseringstekniken, inmatningsparametrarna och den numeriska modellen som användes i studien. Hur som helst försedde den parametriska studien en kvalitativ analys angående inflytandet av inmatningsparametrarna på flödesbeteendet. Det framgick att en ökning av ingångstrycket och av antalet av diskreta munstycken gav en påföljande ökning i den maximala hastigheten som den atomiserande gasen kan erhålla. Vilket resulterar till en sänkning av hastigheten av smältan som introduceras till systemet. Dessutom observerades en radiell tryckgradient vara närvarande som ökade i enlighet med parametrarna. Det resulterade i en reduktion av smältfilmtjockleken som producerades under förfilmingsmekaniskmen. Trots det visade den diskreta fasmodellen att en ökning av gas till smältförhållandet också ökade antalet partiklar som sprids vidare för att kollidera med domänväggen. Således krävdes en påföljande ökning av nedströmningshastigheten för att bibehålla partiklarna inom domänväggar när studiens parametrar ökade.