Способ получения гранул из алюминия и его сплавов

 

Использование: в области порошковой металлургии, в частности, к получению гранул из алюминия и его сплавов. Сущность изобретения, расплав алюминия или его сплавов льют через отверстия сосуда в охлаждающую жидкость, при этом высоту расплава в сосуде поддерживают не более 700/d^2,3, а высоту полета капли выдерживают не менее 800/d², при этом расстояние между соседними истекающими каплями поддерживают в пределах (5-10)d, где d - диаметр отверстия истекания расплава. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению гранул из алюминия и его сплавов.

Известны способы получения гранул из алюминия и его сплавов методом свободного литья через перфорированное дно грануляционной чаши в воду или другую охлаждающую жидкость [1,2] Недостатком этих способов является неоднородность формы гранул. Получаемые гранулы могут иметь форму от дискообразной до близкой к сферической.

Технология литья гранул приведена в Технологических рекомендациях ВИЛСа [3] и выбрана за прототип.

Недостатком прототипа является то, что гранулы, получаемые этим методом, имеют неправильную форму, выход товарных фракций 6-15 мм сравнительно низок (70-80%) из-за большого количества слипшихся, неформированных гранул и гранул размерами менее 6 мм.

Техническим результатом изобретения является снижение доли деформированных и слипшихся гранул, т.е. повышение качества гранул и выхода годного продукта. Технический результат достигается тем, что в способе получения гранул высоту расплава в сосуде поддерживают не более 700/d^2,3, а высоту полета капли выдерживают не менее 800/d², при этом расстояние между соседними истекающими каплями поддерживают в пределах (5-10)d, где d диаметр отверстия истекания расплава.

Сущность изобретения заключается в том, что высота расплава в грануляционном сосуде определяет скорость его истечения, то есть с одной стороны производительность процесса, а с другой переход от капельного к струйному истечению расплава. С увеличением высоты расплава и диаметра отверстий возрастает возможность перехода к струйному истечению расплава. При этом нарушаются условия, обеспечивающие сфероидизацию гранул. Экспериментально установлено, что критическая скорость истечения, при которой происходит переход от стадии каплеобразования к струйному истечению расплава, достигается при высоте расплава h, определяемой уравнением В связи с тем, что гранулы, получаемые в струйном истечении, имеют вид отрезков струй, процесс необходимо вести при Для отверстий в чаше 1, 2, 3, 4 и 5 мм граничный уровень расплава составляет 700, 140, 56, 29 и 17 мм соответственно. Нижняя граница допустимого уровня расплава 10 мм и определяется необходимой производительностью процесса гранулирования и возможностью зашлаковывания отверстий чаши.

Высота полета капли до поверхности воды также определяет форму гранул. При значительном расстоянии до поверхности воды возрастает кинетическая энергия падающей капли и при соударении с водой она расплющивается, приобретая форму диска.

Необходимое расстояние от дна грануляционной чаши до поверхности воды (высота полета) определяется размерами капли и минимальной степенью кристаллизации, при которой оболочка капли не расплющится при соударении с водой.

Опытными работами было установлено, что минимальная степень кристаллизации, при которой обеспечивается сохранение формы капли, составляет 0,3, при этом расстояние до воды (H) должно быть не менее Степень деформации капли зависит от относительной скорости движения капли относительно газа, наличия оксидной пленки и от величины поверхностного натяжения воды, которое уменьшается с увеличением ее нагрева. В то же время перегрев воды выше 80^oC способствует парообразованию. Пар, поднимаясь, достигает отверстий грануляционной чаши и ухудшает процесс литья, поэтому оптимальную температуру воды необходимо поддерживать в интервале 30-80^oC.

Уменьшение расстояния между соседними истекающими каплями, т.е. отверстиями сосуда, ниже 5 d приводит к соударению и слипанию гранул, что резко снижает выход годного продукта, увеличение этого расстояния более 10 d снижает резко производительность установки.

Определено, что установленные высота расплава, расстояние до воды, диаметр отверстий в чаше и температура воды взаимосвязаны в таком соотношении, что истечение расплава происходит в одном и том же капельном режиме, обеспечивающем максимальный выход округлых гранул.

В таблице приведены примеры осуществления процесса гранулирования расплава алюминия марки А5, перегретого до 780^oC из грануляционного стакана с перфорированным дном и диаметром отверстий 2 мм.

В таблице приведены примеры осуществления процесса гранулирования расплава алюминия марки А5, перегретого до 780^oC из грануляционного стакана с перфорированным дном и диаметром отверстий 2 мм.

Примеры осуществления гранулирования через чашу с отверстиями диаметром 2 мм.

Как видно из данных таблицы, соблюдение режимов литья в соответствии с предложенными параметрами увеличивает выход годного продукта в 3-5 раз.

Формула изобретения

Способ получения гранул из алюминия и его сплавов, включающий литье расплава через отверстия сосуда в охлаждающую жидкость, отличающийся тем, что высоту расплава в сосуде поддерживают не более 700/d^2,3, а высоту полета капли выдерживают не менее 800 d², при этом расстояние между соседними истекающими каплями поддерживают в пределах (5 10)d, где d - диаметр отверстия истечения расплава, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1