Устройство для центробежного диспергирования расплава

 

Использование: для получения материалов а виде пленок, которые используются для изготовления композитных материалов. Сущность изобретения устройство включает в себя узел 1 подачи расплава на диск, который выполнен из емкости 2 для расплава с выливным устройством з виде патрубка 3, на котором на подшипниках установлен охлаждаемый экран 4. текстропной передачей 5 соединенной с двигателем 6. Под выливным устройством 3 размещен диск 8. валом 10 соединенный с двигателем 11. Вал 10 проходит по всей высоте корпуса 7, оборудованного устройством выгрузки материала 12. Охлаждающая среда 14 после использования удаляется через штуцер 15, размещенный в абтюраторном узле кольцевого типа Ш Диск 8 и экран 4 выполнены с возможностью вращения вокруг своей оси, в противоположных направлениях 5 табл 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4945424/02 (22) 1306.91 (46) 15.11.93 Бюл. Йв 41-42 (71) Магнитогорский горно — металлургический институт им.ГИ.Носова (72) Иванов Н.И:, Вачаев А.В:, Скворцов ЛА (?3) Вачаев Анатолий Васильевич; Иванов Николай

Иванович; Скворцов Лев Анатольевич (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО

ДИСПЕРГИРОВАНИЯ РАСПЛАВА (57) Использование: для получения материалов в виде пленок, которые используются для изготовления композитных материалов. Сущность изобретения: устройство включает в себя узел 1 подачи рас(19) RU (») 2ОО2588 Cl (51) 5 В 22 F9 10 плава на диск который выполнен из емкости 2 для расплава с выливным устройством в виде патрубка

3, на котором на подшипниках установлен охлаждаемый экран 4, текстропной передачей 5 соединенной с двигателем 6. Под выливным устройством

3 размещен диск 8. валом 10 соединенный с двигателем 11. Вал 10 проходит по всей высоте корпуса 7, оборудованного устройством выгрузки материала 12. Охлаждающая среда 14 после использования удаляется через штуцер 15, размещенный в абтюраторном узле кольцевого типа ", 6.

Диск 8 и экран 4 выполнены с возможностью вращения вокруг своей оси, в противоположных направлениях 5 табл. 1 ил.

2002588

Изобретение относится к порошковой металлургии и предназначено для получения материалов в виде пленок, которые используются для изготовления композитных материалов.

Известно устройство для получения игольчатых металлических частиц диспергированием расплава, содержащее питающую трубу для расплава, расположенную над вращающимся тиглем с перфорированными стенками, выходящими в емкость для среды-охладителя.

Недостатком известного устройства является невозможность получения пленок, конечная продукция известного устройства представляет собой волокна одинакового диаметра, Наиболее близким к предлагаемому является устройство диспергирования распланов под действием центробежных сил, включающее корпус с расположенным в нем диском, охваченным охлаждаемым медным экраном, выполненным в виде конуса, с наклоном его образующей к оси вращения диска под углом 15-30О, Конус установлен меньшим основанием (конусностью) вниз.

Диск выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси. Устройство имеет узел подачи расплава на диск и устройство сбора готовой продукции, расположенное в нижней части корпуса, с узлом вывода готовой продукции.

Недостатком известного устройства является. невозможность прямого получения пленок без дополнительных затрат энергии, так как полученный порошкообразный материал дополнительно нужно подвергнуть истиранию в валковых устройствах, которые требуют больших энергозатрат. Получаемые пленки при этом по размеру не превышают диаметра частиц порошкового материала.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для получения металлических пленок центробежным диспергированием расплава, разрез, Устройство включает в себя узел 1 подачи расплава на диск. который состоит из емкости 2 для расплава с выливным устройством 3, выполненным в виде патрубка. на котором на подшипниках установлен охлаждаемый в виде конуса экран 4, выполненный с возможностью вращения вокруг своей.оси. Экран 4 соединен текстропной передачей 5 с приводным двигателем 6, Под выливным устройсгвом 3 в корпусе

7 расположен диск 8, охваченный охлаждаемым конусом (экраном) 4. Между экраном

4 и диском 8 образован зазор 9. Диск 8 закреплен на валу 10 и выполнен с возмож50 щая среда 14 постоянно обновляется путем

5

45 ностью вращения вокруг своей оси. Вал 10 соединен с приводным двигателем 11 и пропущен по всей высоте корпуса 7. В нижней части корпуса 7 расположено устройство 12 сбора готовой продукции, снабженное узлом выгрузки готового материала, выполненное в виде патрубка 13. Охлаждающая среда 14 после использования может быть удалена из охлаждаемого экрана 4 через штуцер 15, размещенный.в обтюраторном узле 16 кольцевого типа, В верхнем основании конуса 4 вмонтировано устройство 17 для подачи охлаждающей среды (воды). Экран 4 установлен большим основанием конуса вниз, а меньшим вверх, т.е. конусностью направлен вверх. Угол наклона образующей конуса к его центральной оси составляет 45 — 60О. Экран 4 выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси в направлении, противоположном вращению диска 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Приводят во взаимно противоположное вращение экран 4 и диск 8. После этого через выливное устройство 3 из емкости 2 узла 1 подачи расплава на диск подается жидкий перегретый на 20 — 80 С расплав металла. Жидкий расплав металла, попадая на вращающийся диск 8, отбрасывается последним эа счет центробежных сил в виде мелких капель. Металл, перегретый на 20—

80 (в зависимости от элементного состава и теплофизических характеристик), пролетает зазор 9 (расстояние) от диска 8 до экрана 4 и ударяется о последний, расплющивается. растекаясь по поверхности экрана 4, и передает теплоту затвердевания через охлаждаемую стенку экрана 4 охлаждающей среде 14, поступающей во внутреннюа полость между двойными стенками экрана 4, вращением которого капли в силу их инерции продолжают двигаться, дополнительно растекаясь в пленку, Благодаря интенсивному охлаждению пленки после застывания осыпаются внутрь корпуса 7, а именно в устройство 12 сбора готовой продукции, и через узел 13 выгрузки готовой продукции выводятся наоужу. Охлаждаюподачи ее в полый экран 4 через устройство

17 и выводом использованной охлаждающей среды 14 через штуцер 15 обтюраторного узла 16 кольцевого типа, Таким образом процесс может быть как непрерывным, так и периодическим, Пример 1. Осуществлялось диспергирование расплава на предлагаемом устройстве, Скорость вращения диска 8 установлена 3000 об!мин, диаметр диска 8

2002588

45 равен 200 мм. Скорость вращения экрана 4 составила 1470 об/мин. Угол наклона экрана (конуса) 4 составил 60 . Диаметр большего основания экрана 4 равен 250 мм, Зазор

9 между внутренней поверхностью экрана 4 и боковой поверхностью диска 8 составил

25 мм. Диспергированию подвергались поочередно расплав свинца с t=345 Ñ, расплав меди с t=1120 Ñ, расплав стали 0 с 1600 С. соответственно были получены пленки, размеры которых приведены в табл, 1.

Пример 2. Все исходные режимы и параметры были взяты такими же, что и в примере 1. Но угол наклона конуса (экрана

4) составил 45 . Соответственно были получены пленки, размеры которых приведены в табл. 2.

Пример 3, Все исходные режимы и параметры были взяты такими же, что и в примере 1. Но угол наклона конуса (экрана

4) составил 52О. Были получены пленки, размеры которых приведены в табл, 3.

Пример 4, Все исходные режимы и параметры были взяты такими же, что и в примере 1. Но угол наклона конуса (экрана

4) составил 43О. Соответственно были получены пленки, размеры которых приведены в табл, 4, Как видно из данных табл, 4 при угле конусности 43 вместо пленки получен порошок при диспергировании свинца; а при диспергировании меди и стали — некачественная пленка, по виду напоминающая порошок. Наблюдалось также частичное прикипание расплава (во всех трех случаях) к экрану 4, Пример 5. Все исходные режимы и параметры были взяты такими же, что и в примере 1. Но угол наклона конуса (экрана

4} составил 62О. Соответственно были получены пленки, размеры которых приведены в табл. 5, В результате осуществления данного эксперимента было отмечено, что до 50,4 диспергированного материала срывалось с поверхности экрана 4 без образования пленки и набрызгивалось на внутреннюю поверхность корпуса 7, прикипая к нему, 5

30 образуя настыли, что в результате приводило к неработоспособности устройства.

Пример 6. Диспергирование осуществлялось на устройстве-прототипе, Скорость вращения диска установлена 3000 об/мин, диаметр диска равен 200 мм, Экран

4 неподвижен, угол наклона конуса (экрана

4) составил 30, большим основанием экран направлен вверх. Диаметр большего основания экрана 4 равен 250 мм, Зазор между внутренней поверхностью экрана и боковой поверхностью диска составил 25 мм. Диспергированию подвергались поочередно расплав свинца с t=345 Ñ, расплав меди с

t=1120 Ñ, расплав стали с t=1600 Ñ. Соответственно был получен порошкообразный материал с диаметром (0) частиц, равным

0,01-1 мм, Затраты энергии составили для свинца 120 KBT/êã, меди 180 кВт/кг, стали

250 кВт/кг.

Пленки не были получены. Для получения пленок необходимо дополнительное истирание в валках, требующее дополнительного расхода электроэнергии: для свинца 40 кВт/кг. для меди 120 кВт/кг, стали 440 кВт/кг.

В результате выполнения экспериментов, описанных в примерах 1...6, было выявлено, что конечный продукт в примере 6 (прототип) представляет собой порошок, требующий дальнейшей обработки (истирание в валках) с дополнительным расходом электроэнергии: для свинца 34 Я„меди 67 /,, стали — 176 g, по сравнению с предлагаемым устройством, где как видно из примеров 1-3 были получены пленки, Предлагаемое устройство обладает преимуществом по сравнению с прототипом, так как выполнение экрана с возможностью вращения вокруг своей оси в направлении, противоположном вращению диска с конусностью 45-60О, направленной вверх, обеспечивает прямое получение пленки при сокращении затрат электроэнергии в среднем на 900/(,. (56) ЕПВ N 029349, кл, В 22 F 9!10, 1978.

Порошковая металлургия и напыленные покрытия/ Под ред. Б. С. Митина. М,: Металлургия, 1987, с, 39.

2002588

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

2002588

Формула изобретения

Составитель Л.Родина

Техред М,.Моргентал Корректор M.Ïåòðoâà

Редактор Т.Смирнова

Заказ 3206

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО

ДИСПЕРГИРОВАНИЯ РАСПЛАВА, содержащее корпус с расположенным в нем вращающимся диском, охваченным охлаждаемым экраном в виде конуса с образованием зазора, средства подачи расплава на диск, узлы сбора и вывода готовой продукции, расположенные в нижней части корпуса, отличающееся тем, что экран выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси в направлении, противоположном вращению диска. и имеет конусность 45- 60 с направлением вверх.