Способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов свс

Изобретение относится к изготовлению порошковых тугоплавких продуктов СВС. Способ включает получение уплотненной профилированной полосы из шихты для СВС путем ее пропускания через прокатный стан, проведение СВС полученной профилированной полосы в открытом с двух противоположных торцов проточном реакторе путем химического воспламенения полосы на входе в реактор и непрерывного горения полосы при движении полосы внутри реактора с обеспечением охлаждения полученных тугоплавких продуктов СВС, измельчение полученных тугоплавких продуктов СВС в измельчающем валковом стане. Обеспечивается производство порошковых тугоплавких продуктов СВС в непрерывном технологическом цикле. 1 табл.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к производству порошковых тугоплавких соединений методом СВС.

Наиболее эффективно оно может быть использовано для создания автоматизированных предприятий по изготовлению порошковых тугоплавких продуктов с непрерывным производственным циклом.

Известен традиционный способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов, включающий следующие операции: смешение шихты; компактирование (таблетирование) заготовок, загрузка заготовок в реактор, инициирование процесса СВС электроспиралью; охлаждение ПС; измельчение ПС до рабочего (порошкового) состояния в шаровой мельнице [1, 2].

Недостаток способа заключается в том, что, несмотря на кратковременность процесса синтеза, который продолжается всего несколько секунд, общее время производства порошковых тугоплавких продуктов может составить десятки часов. Это связано с длительностью подготовительных, промежуточных и концевых операций. В частности, скорость остывания ПС может составить 10-4-10-3 град/сек) [3], в результате чего время охлаждения даже небольшого реактора для синтеза 2,5 кг продукта составляет 1,5-2 часа и он может быть запущен всего два раза в смену (при времени синтеза в несколько секунд) [1]. Кроме того, инициирование процесса СВС электроспиралью усложняет технологический процесс, так как в случае отказа воспламенения необходима разборка реактора для ее замены.

Поэтому основной проблемой в данном направлении является отсутствие разработок технологического процесса для автоматизированного изготовления порошковых СВС-продуктов с непрерывным производственным циклом. Несмотря на то, что это является проблемой в течение нескольких десятков лет [4], практически не рассматривалась даже концепция создания такого производства. В качестве возможного варианта, обеспечивающего повышение цикличности операций «загрузка шихты - выгрузка продуктов синтеза» (без изменения времени осуществления операций охлаждения и измельчения ПС была предложена установка "карусельного" типа, состоящая из нескольких (двенадцати) реакторов, в которой загрузка шихты осуществляется в первом реакторе, а выгрузка продуктов синтеза - в последнем реакторе. Реакторы, работа которых осуществлялась на промежуточных этапах (от второго до одиннадцатого) находятся, на холостом ходу, так как на них, практически, осуществляется одна и та же операция - охлаждение продуктов синтеза. Кроме того, реактор не может быть запущен повторно в случае отказа воспламенения электроспиралью, так как для замены ее необходимо осуществить разборку и повторную сборку реактора.

Известны также усовершенствованные способы и виды оборудования, обеспечивающие сокращение продолжительности технологических операций (теплогенерирующий реактор, работа которого основана на охлаждении продуктов синтеза газообразным хладагентом (азотом), продуваемым через сквозные каналы в них, изготовление прокаткой тонких профилированных заготовок для обеспечения сквозных каналов в блоках из пластин уплотненной шихты, измельчение продуктов синтеза (ПС) прокаткой, химическое воспламенение шихты путем подачи на нее фтористого окислителя массой ~ 1 мг, что обеспечивает возможность осуществления многократных запусков реактора.

Недостатком является то, что операции являются дискретными, выполняются независимо друг от друга, (не синхронизированы между собой), причем времена осуществления каждой операции существенно отличаются, поэтому они не могут быть объединены в единый технологический процесс с непрерывным производственным циклом.

Известен также проект валкового СВС-реактора для изготовления порошковых продуктов синтеза в режиме непрерывного горения. Работа реактора заключается в самоподаче (самотеком) струи СВС-шихты из бункера к валкам реактора, воспламенение шихты между бункером и валками и измельчение образующихся продуктов синтеза в валках, вращающихся с рассогласованием окружных скоростей. Недостатком реактора является ненадежность работы вследствие возможности перехода горения по струе СВС-шихты внутрь бункера.

Тем не менее, вопрос о возможности изготовления порошковых продуктов в режиме непрерывного горения оставался проблемным.

Анализ способов и устройств для осуществления процесса изготовления порошковых тугоплавких продуктов методом СВС с непрерывным производственным циклом не выявлено.

Проблемой изобретения является длительность времени технологического процесса при создании автоматизированных производств по изготовлению порошковых тугоплавких продуктов методом СВС.

Технический результат от использования изобретения заключается в объединении разрозненных дискретных технологических операций в единый технологический процесс (синхронизация операций между собой), обеспечивающий возможность создания автоматизированного производства по изготовлению порошковых тугоплавких соединений с непрерывным технологическим циклом.

Это достигается тем, что,

в способе изготовления порошковых тугоплавких продуктов в режиме непрерывного горения, заключающимся в осуществлении операций смешения СВС-шихты, загрузки ее в бункер прокатного стана, образования в прокатном стане уплотненной профилированной полосы, подачи ее в прямоугольный двустенный, открытый с двух противоположных торцов, реактор, воспламенения уплотненной прокатанной полосы на входе в реактор, непрерывного синтеза и охлаждения синтезированного продукта при движении полосы, внутри реактора, подачи синтезированного продукта в валки измельчающего стана, измельчения продуктов синтеза в валках измельчающего стана и выгрузки измельченного порошка для дальнейшего использования, причем все дискретные операции объединены друг с другом (синхронизированы между собой) путем введения в технологический процесс операции непрерывного синтеза порошковых тугоплавких продуктов в проходном реакторе.

Существенность признаков, обеспечивающих решение поставленной проблемы, обусловлена следующими причинами:

- осуществление синтеза и охлаждения ПС в проточном реакторе обеспечивает синхронизацию между собой всех технологических операций, что является обязательным условием изготовления порошковых тугоплавких ПС в режиме непрерывного горения и разработки автоматизированных производств с непрерывным технологическим циклом;

- образование уплотненной профилированной заготовки в виде полосы из СВС-шихты и сохранность профиля при синтезе продукта в процессе движения ее внутри полости реактора, а также наличие перфорированных отверстий на внутренних стенках реактора обеспечивают возможность охлаждения синтезируемой полосы со стороны верхней и нижней ее поверхностей;

- размещение датчика пламени с входной стороны реактора и наличие устройства, регулирующего скорость вращения валков обеспечивает изменение скорости подачи прокатываемой пластины в зависимости от скорости горения уплотненной полосы шихты в реакторе, что предотвращает распространение процесса горения в загрузочный бункер путем подачи сигнала на устройство для регулирования скорости вращения валков прокатного стана;

- выполнение измельчающего станы четырехвалковым обеспечивает интенсифицирование процесса измельчения ПС за счет повторной прокатки;

- использование химического метода воспламенения шихты обеспечивает дистанционное (без контактирования воспламеняющего устройства с шихтой) инициирование процесса СВС.

Результаты испытаний

Для оценки эффективности предложенного способа в таблице 1 приведены результаты сопоставительных испытаний по оценке времени осуществления операций охлаждения и измельчения ПС по дискретной и интенсивной технологиям.

По результатам анализа эффективности технологических операций следует, что в случае объединения интенсивных технологических операций друг с другом (синхронизации между собой) может обеспечить сокращение технологического и производственного цикла не менее, чем в 10 раз.

Результаты испытаний в табл. 1 показывают, что при сокращении времени охлаждения и времени измельчения ПС длительность технологического цикла может сократиться не менее чем в 10 раз, что обуславливает возможность создания автоматизированного производства с непрерывным производственным циклом.

Таким образом, предложенное научно-техническое решение в условиях описываемых примеров обеспечивает решение поставленной проблемы, достижение заявленных целей и других преимуществ, подтверждающих возможность изготовления порошковых тугоплавких СВС-соединений с непрерывным производственным циклом.

Несмотря на то, что для раскрытия изобретения использовался предпочтительный вариант его осуществления, могут быть сделаны изменения в деталях его осуществления для достижения требуемых результатов.

Список литературы

1. В.К. Прокудина, В.И. Ратников, В.М. Маслов, И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов, Ф.И. Дубовицкий. Технология карбида титана. В кн.: Процессы горения в химической технологии и металлургии. Под ред. А.Г. Мержанова, Черноголовка, 1975, с. 136-141.

2. Измельчение карбида титана в шаровых мельницах / В.М. Бунин, В.И. Торбов, В.М. Маслов, Л.Ф. Микулинская // Исследование твердых сплавов: Тематический сборник научных трудов. - М., Металлургия, 1991, - с. 92-97.

3. А.Г. Мержанов. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез и порошковая металлургия: единство целей и конкуренция принципов. В кн. Процессы горения и синтез материалов. Под ред. В.Т. Телепы, А.В. Хачояна. Черноголовка, издательство ИСМАН, 1998, с. 70-121.

4. А.Г. Мержанов. Проблемы технологического горения. В сб: Процессы горения в химической технологии и металлургии. Под ред. А.Г. Мержанова, Черноголовка, 1975.

Способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС, включающий получение уплотненной профилированной полосы из шихты для СВС путем ее пропускания через прокатный стан, проведение СВС полученной профилированной полосы в реакторе с получением тугоплавких продуктов СВС, измельчение полученных тугоплавких продуктов СВС, отличающийся тем, что СВС полученной профилированной полосы ведут в открытом с двух противоположных торцов проточном реакторе путем химического воспламенения полосы на входе в реактор и непрерывного горения полосы при движении полосы внутри реактора с обеспечением охлаждения полученных тугоплавких продуктов СВС, при этом измельчение полученных тугоплавких продуктов СВС ведут в измельчающем валковом стане.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к области металлургии, а именно к получению легких сплавов на основе алюминия с повышенной прочностью и износостойкостью за счет введения в них упрочняющих дисперсных добавок.

Изобретение относится к способу получения сплавов на основе алюминия-скандия и может быть использовано в аэрокосмической промышленности, в частности для изготовления компонентов фюзеляжа методом сварки.

Группа изобретений относится к изготовлению порошковых тугоплавких продуктов СВС. Способ включает приготовление шихты для СВС, получение уплотненной профилированной полосы из шихты для СВС путем ее пропускания через валковый прокатный стан, проведение СВС полученной профилированной полосы в реакторах с получением тугоплавких продуктов СВС, измельчение полученных тугоплавких продуктов СВС.

Изобретение относится к изготовлению порошковых тугоплавких продуктов СВС. Линия содержит устройство для приготовления шихты для СВС путем смешения реагентов, валковый прокатный стан для изготовления профильной заготовки в виде полосы из шихты для СВС, реактор для проведения СВС в полосе из шихты для СВС с воспламеняющим устройством и устройство для измельчения полученной в реакторе полосы тугоплавких продуктов СВС.

Изобретение относится к получению алюминиевых сплавов, в частности к способу раскисления выплавляемых алюминиевых сплавов. Способ раскисления сплава Al-Nb-Ti включает плавление и выдержку сплава, содержащего от 50 до 75 мас.% Al и от 5 до 30 мас.% Nb при суммарном содержании Al и Nb 80 мас.% или менее, с использованием исходных алюминиевого, ниобиевого и титанового материалов с суммарным содержанием кислорода 0,5 мас.% или более, при этом плавление осуществляют методом плавки с использованием охлаждаемого водой медного сосуда в атмосфере с давлением от 1,33 Па до 2,67×105 Па при температуре 1900 К или более.
Группа изобретений относится к получению композиционного материала, содержащего металлическую матрицу из алюминиевого сплава и упрочняющие частицы карбида титана.

Изобретение относится к способу аддитивного изготовления компонента из композиционного материала с металлической матрицей. Способ включает расплавление электронным пучком порошкообразной смеси, которая содержит порошкообразный карбид вольфрама в количестве от 45 до 72 мас.% от массы порошкообразной смеси и порошкообразное связующее в количестве от 28 до 55 мас.% от массы порошкообразной смеси.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению керамических полых стержней, используемых в качестве чехлов для термопарных измерений в агрессивных средах, струеформующих сопел для гидроабразивной резки материалов, сопел для плазмотронов, а также полых электродов для электроискрового легирования при нанесении износостойких покрытий.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к технологии производства магнитных сплавов системы железо-алюминий-никель-кобальт, применяемых для получения постоянных магнитов электродвигателей и навигацинных устройств.
Изобретение относится к медным литейным сплавам и может быть использовано для изготовления методом литья токопроводящих конструкционных деталей, в частности короткозамкнутых роторов для асинхронных машин.

Группа изобретений относится к изготовлению порошковых тугоплавких продуктов СВС. Способ включает приготовление шихты для СВС, получение уплотненной профилированной полосы из шихты для СВС путем ее пропускания через валковый прокатный стан, проведение СВС полученной профилированной полосы в реакторах с получением тугоплавких продуктов СВС, измельчение полученных тугоплавких продуктов СВС.

Изобретение может быть использовано для получения наноструктурированных порошков феррита висмута BiFeO3, применяемых в микроэлектронике, спинтронике, устройствах для магнитной записи информации, в производстве фотокатализаторов, материалов для фотовольтаики.

Изобретение относится к получению ультрадисперсного порошка металлического кобальта. Способ включает термообработку кислородсодержащего соединения кобальта в газовой среде.

Изобретение относится к получению агломерированного конденсаторного танталового порошка, который может быть использован в производстве различных типов танталовых конденсаторов.
Изобретение относится к технологии получения чистых металлов и может быть использовано для производства кремния полупроводникового качества. Порошок кремния высокой чистоты получают термическим восстановлением диоксида кремния до элементарного кремния с помощью высокодисперсного алюминия, при этом процесс восстановления ведут в электротермическом реакторе в две стадии, на первой из которых температура составляет 900-1000°C с выдержкой 3-5 мин, на второй стадии температуру в реакторе повышают до 1100°C с выдержкой в течение 60-90 с, после чего разделение кремния и оксида алюминия после дробления брикетов осуществляют флотационным методом.

Изобретение относится к получению нанопорошка оксинитрида алюминия. Тонкодисперсный порошок алюминия вводят в поток термической плазмы, в котором осуществляют взаимодействие паров алюминия с аммиаком в присутствии кислорода в количестве, отвечающем атомному соотношению элементов 1,16<O/Al<1,24.

Изобретение относится к получению порошка тантала. Способ включает активацию слитка тантала нагреванием до 700-900°C и гидрирование в атмосфере водорода при избыточном давлении 0,01-0,3 МПа с использованием в качестве источника водорода насыщенного гидрида интерметаллического соединения LaNi4Co, измельчение синтезированного гидрида тантала до заданной степени дисперсности и дегидрирование полученного порошка ТаНх в две стадии.

Изобретение относится к химической технологии получения оксикарбида молибдена и может быть использовано в углекислотной конверсии природного газа в качестве катализатора.
Изобретение относится к получению порошка вольфамата циркония (ZrW2O8), который может быть использован для изготовления запорных элементов нефтегазового комплекса. Способ включает смешивание порошков диоксида циркония (ZrO2) и оксида вольфрама (WO3) в соотношении 1:2 путем механической активации с ускорением мелющих тел 30–60 g с добавлением поверхностно-активного вещества в виде водного раствора хлорида натрия.

Изобретение относится к получению порошкообразного оксида алюминия высокой чистоты. Устройство содержит электролизер для электролиза водных растворов с окислением металлического алюминия, соединенный трубопроводом с обратноосмотической установкой для подготовки исходной технической воды и приемной емкостью для продуктов окисления, причем в нижнем отверстии приемной емкости выполнено выходное отверстие, соединенное с верхним ситом промывного сепаратора, при этом нижнее сито промывного сепаратора соединено линией подачи продукта с блоком термической обработки продуктов окисления алюминия.

Группа изобретений относится к изготовлению порошковых тугоплавких продуктов СВС. Способ включает приготовление шихты для СВС, получение уплотненной профилированной полосы из шихты для СВС путем ее пропускания через валковый прокатный стан, проведение СВС полученной профилированной полосы в реакторах с получением тугоплавких продуктов СВС, измельчение полученных тугоплавких продуктов СВС.

Изобретение относится к изготовлению порошковых тугоплавких продуктов СВС. Способ включает получение уплотненной профилированной полосы из шихты для СВС путем ее пропускания через прокатный стан, проведение СВС полученной профилированной полосы в открытом с двух противоположных торцов проточном реакторе путем химического воспламенения полосы на входе в реактор и непрерывного горения полосы при движении полосы внутри реактора с обеспечением охлаждения полученных тугоплавких продуктов СВС, измельчение полученных тугоплавких продуктов СВС в измельчающем валковом стане. Обеспечивается производство порошковых тугоплавких продуктов СВС в непрерывном технологическом цикле. 1 табл.

Наверх