RU2528564C2 - Preparation of powder wire mix and device to determine natural slope angle of powder material - Google Patents
Preparation of powder wire mix and device to determine natural slope angle of powder material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528564C2 RU2528564C2 RU2012107937/02A RU2012107937A RU2528564C2 RU 2528564 C2 RU2528564 C2 RU 2528564C2 RU 2012107937/02 A RU2012107937/02 A RU 2012107937/02A RU 2012107937 A RU2012107937 A RU 2012107937A RU 2528564 C2 RU2528564 C2 RU 2528564C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- funnel
- angle
- repose
- components
- powder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способу подготовки шихты для сварочной порошковой проволоки. и может быть использовано при производстве других видов порошковых проволок.The invention relates to welding production, in particular to a method for preparing a charge for welding flux-cored wire. and can be used in the manufacture of other types of cored wires.
Известен способ подготовки шихты порошковой проволоки (Производство наплавочной порошковой проволоки марок 25Х5ФМС, 35В9Х3СФ, 18Х1Г1М, 14ГСТ, 80Х20Р3Т, 100Х4Г2АР, Х10В14, СП-10 и сварочной - марки СП-10. Технологическая инструкция ТИ ММК-МЕТИЗ ПП 1, 2006, с.16-18), включающий сушку и просев компонентов через сито №0315 с получением подрешетного продукта в виде смеси частиц с минимальным размером менее 50 мкм и максимальным размером менее 0,315, дозировку компонентов согласно рецептуре шихты конкретной марки порошковой проволоки и последующее их перемешивание в смесителе.A known method of preparing a charge of flux-cored wire (Production of surfaced flux-cored wire of grades 25X5FMS, 35V9X3SF, 18X1G1M, 14GST, 80X20R3T, 100X4G2AR, X10V14, SP-10 and welding grade SP-10. Technological instruction TI MMK-METIZ PP 1, 2006, p. 16-18), including drying and sieving the components through a No. 0315 sieve to obtain a sublattice product in the form of a mixture of particles with a minimum size of less than 50 microns and a maximum size of less than 0.315, the dosage of the components according to the formulation of the charge of a particular brand of cored wire and their subsequent mixing into a mixture body.
Недостатком известного способа является то, что в известном способе не контролируют фракционный состав компонентов, а только ограничивают максимальный размер частиц, например 0,315 мм, при просеве через сито №0315, что отрицательно сказывается на сыпучести шихты, а следовательно, и ее качестве. Поэтому получаемая многокомпонентная шихта часто не соответствует качеству по однородности химического и гранулометрического состава, что вызывает последующее неравномерное заполнение объема оболочки проволоки, так как шихта обладает либо высокой сыпучестью и склонна к сегрегации и расслаиванию либо низкой сыпучестью и склонна к зависанию и обрушениям при заполнении порошковой проволоки.The disadvantage of this method is that in the known method they do not control the fractional composition of the components, but only limit the maximum particle size, for example 0.315 mm, when sifting through sieve No. 0315, which negatively affects the flowability of the charge, and therefore its quality. Therefore, the resulting multicomponent charge often does not correspond to the uniformity of the chemical and particle size distribution, which causes subsequent uneven filling of the volume of the wire sheath, since the charge has either high flowability and is prone to segregation and delamination or low flowability and is prone to freezing and collapse when filling cored wire .
Известен способ подготовки шихты (Пацекин В.П., Рахимов К.З. Производство порошковой проволоки.- М.: Металлургия, 1979 г., с.25-31), включающий операции размола, классификации, сушки, дозирования компонентов и перемешивания шихты. В известном способе производят рассев на ситах от №025 до №005 и определяют остаток на ситах. Однако данный способ направлен на решение задачи контроля состава шихты на стадии операции размола кускового материала с указанием широкого диапазона допустимых фракций. Поэтому шихте присущи те же недостатки, что и вышеуказанного аналога.A known method of preparation of the charge (Pacekin V.P., Rakhimov K.Z. Production of cored wire.- M .: Metallurgy, 1979, p.25-31), including the operation of grinding, classification, drying, dosing of components and mixing the mixture . In the known method, sieving is carried out on sieves No. 025 to No. 005 and the residue on the sieves is determined. However, this method is aimed at solving the problem of controlling the composition of the charge at the stage of the operation of grinding the bulk material with an indication of a wide range of acceptable fractions. Therefore, the mixture has the same disadvantages as the above analogue.
Это объясняется тем, что в известных способах не проверяют все входящие компоненты шихты на сыпучесть. Для получения наиболее однородной шихты при перемешивании различных порошковых компонентов необходимо, чтобы сыпучесть у них была примерно одинаковой. При низкой сыпучести не обеспечивается однородность шихты вследствие ее «зависания» в бункере и неравномерной подачи в объем заворачиваемой проволоки. При высокой сыпучести шихты наблюдается явление сегрегации частиц материала, т.е. разделение на крупные тяжелые фракции, которые скатываются к стенкам бункера, и на мелкие фракции, которые сосредоточиваются в зоне канала истечения. Поэтому шихта, выпускаемая из бункера, отличается от заполняемой в него шихты фракционным и химическим составом.This is because in the known methods do not check all incoming components of the charge for flowability. To obtain the most homogeneous mixture when mixing various powder components, it is necessary that their flowability is approximately the same. At low flowability, the charge is not uniform due to its “freezing” in the hopper and uneven feeding into the volume of the wire being wrapped. With high flowability of the charge, the phenomenon of segregation of material particles is observed, i.e. separation into large heavy fractions, which roll down to the walls of the bunker, and into small fractions, which are concentrated in the zone of the outflow channel. Therefore, the charge discharged from the hopper differs from the charge filled in it by the fractional and chemical composition.
Задачей, решаемой изобретением, является повышения качества порошковой проволоки.The problem solved by the invention is to improve the quality of cored wire.
Техническим результатом изобретения является повышение качества шихты порошковой проволоки путем повышения ее однородности по химическому и гранулометрическому составу.The technical result of the invention is to improve the quality of the mixture of flux-cored wire by increasing its uniformity in chemical and particle size distribution.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе подготовки шихты для порошковой проволоки из заданных компонентов, включающем сушку и просев каждого компонента через сито №0315, или через сито №02, дозировку компонентов и их перемешивание, согласно изобретению, предварительно определяют угол естественного откоса (ЕО) полученной шихты при помощи устройства для определения угла естественного откоса порошковых материалов, содержащего воронку, выполненную из нержавеющей немагнитной стали с конусностью в пределах 9÷22° и полировкой внутренней поверхности Ra в пределах 0,01÷0,16 мкм, проводят его сравнение с эталонным углом ЕО и корректировку угла ЕО полученной шихты путем изменения гранулометрического состава ее компонентов, для чего проводят предварительный рассев каждого компонента и определяют угол ЕО каждой фракции всех компонентов шихты, при угле ЕО шихты, превышающем верхний предел эталонного угла ЕО, удаляют мелкие и добавляют крупные фракции компонентов, а при угле ЕО шихты меньше нижнего предела эталонного угла ЕО удаляют крупные и добавляют мелкие фракции компонентов, при этом эталонный угол ЕО шихты составляет 36÷42°The specified technical result is achieved by the fact that in the method of preparing the charge for the flux-cored wire from predetermined components, including drying and sieving each component through a sieve No. 0315, or through a sieve No. 02, the dosage of the components and their mixing, according to the invention, preliminarily determine the angle of repose ( ЕО) of the obtained mixture using a device for determining the angle of repose of powder materials containing a funnel made of stainless non-magnetic steel with a taper of 9–22 ° and polishing the internal surface Ra within 0.01 ÷ 0.16 μm, compare it with the reference angle ЕО and adjust the angle ЕО of the resulting mixture by changing the particle size distribution of its components, for which preliminary screening of each component is carried out and the angle ЕО of each fraction of all components is determined charge, at an angle ЕО of the charge exceeding the upper limit of the reference angle ЕО, remove small fractions and add large fractions of components, and at an angle ЕО of the charge less than the lower limit of the reference angle ЕО, remove large ones and add small fractions tion components, wherein the reference angle is 36 EO charge ÷ 42 °
Качество подготовки шихты из многокомпонентной смеси порошков в виде металлов, ферросплавов, минералов, органических веществ зависит от условий хранения и физико-химических показателей входящих компонентов, а именно насыпной и удельной массы, степени измельчения, гранулометрического состава, влажности, аутогезии, внутреннего трения, которые могут изменяться в широких диапазонах.The quality of the preparation of the mixture from a multicomponent mixture of powders in the form of metals, ferroalloys, minerals, organic substances depends on the storage conditions and physico-chemical parameters of the incoming components, namely bulk and specific gravity, degree of grinding, particle size distribution, humidity, autogesia, internal friction, which can vary over wide ranges.
Контроль всех этих факторов представляет собой достаточно трудоемкий процесс, поэтому практически невозможна их поддержка на нужном уровне. Дисбаланс фракционного состава приводит к плохой сыпучести, когда много мелких фракций, при этом шихта зависает в бункере, и проволока получается с пустотами. Либо при избытке крупных фракций, когда шихта становится слишком сыпучая, и в процессе изготовления проволоки она подвергается сегрегации и расслаиванию, что приводит к неравномерному химическому и гранулометрическому составу шихты по длине порошковой проволоки. The control of all these factors is a rather laborious process, therefore their support at the required level is practically impossible. An imbalance in the fractional composition leads to poor flowability when there are many small fractions, while the mixture freezes in the hopper, and the wire is obtained with voids. Or with an excess of coarse fractions, when the charge becomes too loose, and in the process of making the wire, it undergoes segregation and delamination, which leads to an uneven chemical and particle size distribution of the charge along the length of the cored wire.
Физико-химические свойства компонентов шихты влияют на сыпучесть порошкового материала, которая является комплексным показателем качества подготовленной шихты, и определяется углом естественного откоса шихты. Экспериментально установлено, что шихта с оптимальным фракционным составом имеет угол ЕО в пределах 36-42°. В этом случае она достаточно хорошо перемешивается, обладает хорошей сыпучестью и хорошо заполняет оболочку порошковой проволоки.The physicochemical properties of the components of the mixture affect the flowability of the powder material, which is a comprehensive indicator of the quality of the prepared mixture, and is determined by the angle of repose of the mixture. It was experimentally established that a mixture with an optimal fractional composition has an EO angle in the range 36–42 °. In this case, it mixes well enough, has good flowability and fills the cored wire well.
От точности определения угла ЕО шихты или отдельных ее компонентов зависит качество подготовки шихты. Определение угла ЕО при помощи воронки, подбираемой в соответствии с составом шихты и выполненной из нержавеющей немагнитной стали с конусностью в пределах 9÷22° и полировкой внутренней поверхности Ra в пределах 0,01÷0,16 мкм, позволяет с достоверной точностью определить угол ЕО. Указанная воронка обеспечивает истечение порошкового материала по гидравлической форме, когда отсутствуют неподвижные зоны, а также не образуется канал в порошковом материале в виде воронки или трубы. Это способствует оптимальной скорости истечения порошкового материала. При сравнении угла ЕО подготовленной шихты с эталонным углом ЕО делают вывод о ее пригодности или необходимости фракционной корректировки.The quality of preparation of the charge depends on the accuracy of determining the angle EO of the charge or its individual components. The determination of the ЕО angle with the aid of a funnel selected in accordance with the composition of the charge and made of stainless non-magnetic steel with a taper of 9–22 ° and polishing of the inner surface Ra in the range of 0.01–0.16 μm makes it possible to determine the EO angle with reliable accuracy . The specified funnel ensures the outflow of powder material in hydraulic form when there are no fixed zones, and also the channel is not formed in the powder material in the form of a funnel or pipe. This contributes to an optimum flow rate of the powder material. When comparing the angle ЕО of the prepared mixture with the reference angle ЕО, a conclusion is made about its suitability or the need for fractional adjustment.
На фиг.1 изображена таблица 1 с результатами определения угла ЕО фракций компонентов.Figure 1 shows table 1 with the results of determining the angle EO fractions of the components.
На фиг.2 изображена таблица 2 с результатами определения остатка компонентов на ситах.Figure 2 shows table 2 with the results of determining the remainder of the components on the sieves.
На фиг.3 изображена таблица 3 с результатами вычисления массовой доли фракций компонентов в шихте.Figure 3 shows table 3 with the results of calculating the mass fraction of fractions of the components in the charge.
На фиг.4 изображена таблица 4 с результатами определения остатка компонентов на ситах после корректировки гранулометрического состава.Figure 4 shows table 4 with the results of determining the remainder of the components on the sieves after adjusting the particle size distribution.
Способ подготовки шихты осуществляют следующим образом. Проверяют влажность порошковых компонентов. При влажности более 0,5% мас. производят сушку при 200-250°С в течение часа, затем просеивают компоненты через сито №0315 или №02 по ГОСТ 6613-86 в зависимости от конечного диаметра проволоки.The method of preparation of the mixture is as follows. Check the moisture content of the powder components. When humidity is more than 0.5% wt. they are dried at 200-250 ° C for an hour, then the components are sieved through a No. 0315 or No. 02 sieve according to GOST 6613-86, depending on the final wire diameter.
Подготавливают шихту из полученных после просева компонентов согласно рецептуре на конкретную марку порошковой проволоки. Пример способа подготовки шихты следующей рецептуры, % мас. Fe порошок - 50, FeMn - 10, CaCO3 - 40. Для приготовления 1000 г шихты отвешивают Fe порошок - 500 г, FeMn - 100 г, CaCO3 - 400 г. Производят перемешивание шихты в смесителе при скорости вращения 13±1 об/мин в течение 40-60 мин. Для данной шихты выбирают воронку для определения угла ЕО шихты с конусностью 15° и полировкой ее внутренней поверхности Ra 0,08 мкм. Определяют угол ЕО шихты β, представляющий собой угол между основанием и образующей конуса, сформировавшегося при свободной вертикальной засыпке частиц шихты на горизонтальную плоскость, который оказывается равным 34,5°. Угол β характеризует основной показатель шихты - сыпучесть. Сравнивают полученный угол ЕО шихты с эталонным углом ЕО, равным 36-42°. Для получения качественной шихты с однородным химическим и гранулометрическим составом необходимо увеличить угол ЕО шихты до пределов эталонного угла ЕО. Для этого определяют гранулометрический состав каждого компонента путем рассева его на ситах с различным размером ячеек в миллиметрах: 0,315; 0,2; 0,16; 0,1; 0,063; 0,05. Шихту, прошедшую предыдущее сито, просеивают на последующем сите, а именно шихту, прошедшую через сито №0315, рассеивают через сито №02, прошедшую через него шихту рассеивают через сито №016 и т.д. до сита №005. Прошедшая через сито №005 фракция шихты считается пылевой (мелкой) и обозначается -005 (минус).A mixture is prepared from the components obtained after sifting according to the recipe for a particular brand of cored wire. An example of a method of preparing a mixture of the following formulation,% wt. Fe powder - 50, FeMn - 10, CaCO 3 - 40. To prepare 1000 g of the mixture, weigh Fe powder - 500 g, FeMn - 100 g, CaCO 3 - 400 g. The mixture is mixed in a mixer at a rotation speed of 13 ± 1 rpm min for 40-60 minutes For this charge, select a funnel to determine the angle EO of the charge with a taper of 15 ° and polishing its inner surface Ra of 0.08 μm. The angle EO of the charge β is determined, which is the angle between the base and the generatrix of the cone formed by free vertical filling of the charge particles onto the horizontal plane, which turns out to be 34.5 °. Angle β characterizes the main indicator of the charge - flowability. Compare the resulting angle EO of the charge with a reference angle EO equal to 36-42 °. To obtain a high-quality mixture with a homogeneous chemical and particle size distribution, it is necessary to increase the angle EO of the mixture to the limits of the reference angle EO. For this, the granulometric composition of each component is determined by sieving it on sieves with different mesh sizes in millimeters: 0.315; 0.2; 0.16; 0.1; 0.063; 0.05. The mixture passing through the previous sieve is sieved on a subsequent sieve, namely, the mixture passing through sieve No. 0315 is dispersed through sieve No. 02, the charge passing through it is dispersed through sieve No. 016, etc. to sieve No. 005. The fraction of the charge passed through a No. 005 sieve is considered dusty (fine) and is designated -005 (minus).
Затем определяют сыпучесть каждой фракции всех компонентов путем определения угла ЕО каждой фракции всех компонентов (таблица 1 на фиг. 1). После этого каждую фракцию взвешивают и находят ее процентное содержание в объеме шихты (таблица 2 на фиг.2). Сумма процентного содержания всех фракций данного компонента составляет 100% мас.Then determine the flowability of each fraction of all components by determining the angle EO of each fraction of all components (table 1 in Fig. 1). After that, each fraction is weighed and find its percentage in the volume of the charge (table 2 in figure 2). The sum of the percentage of all fractions of this component is 100% wt.
Определяют массовую долю каждой фракции каждого компонента в составе шихты на основании процентного содержания компонента в составе шихты и его фракционного состава.The mass fraction of each fraction of each component in the mixture is determined based on the percentage of the component in the mixture and its fractional composition.
Массовая доля фракции 02 для Fe порошка в шихте равна:The mass fraction of
m11=0,5·0,166=0,083,m 11 = 0.5 · 0.166 = 0.083,
где 0,5 - доля Fe порошка в шихте (содержание 50% мас.;where 0.5 is the proportion of Fe powder in the mixture (content of 50% wt .;
0,166 - доля фракции 02 в Fe порошке (содержание 16,6% мас.) И так далее (строка 1 таблицы 3).0.166 - the proportion of
Массовая доля фракции 02 для FeMn в шихте равнаThe mass fraction of
m21=0,1·0,302=0,0302,m 21 = 0.1 · 0.302 = 0.0302,
где 0,1 - доля FeMn в шихте (содержание 10% масс);where 0.1 is the proportion of FeMn in the mixture (content of 10% of the mass);
0,302 - доля фракции 02 в FeMn (содержание 30,2% мас.) И так далее (строка таблицы 3).0.302 - fraction of
Массовая доля фракции 02 для CaCO3 в шихте равна:The mass fraction of
m31=0,4·0,273=0,1092,m 31 = 0.4 · 0.273 = 0.1092,
где 0,4 - доля CaCO3 в шихте (содержание 40% мас.;where 0.4 is the proportion of CaCO 3 in the mixture (content of 40% wt .;
0,273 - доля фракции 02 в СаСО3 (содержание 27,3% мас.) И так далее (строка 3 таблицы 3).0.273 is the fraction of
При этом сумма всех массовых долей всех фракций всех компонентов равна единице. Затем определяют расчетный угол ЕО заданной шихты на основании данных таблиц 1,2 и 3:In this case, the sum of all mass fractions of all fractions of all components is equal to unity. Then determine the calculated angle EO of the given mixture based on the data of tables 1,2 and 3:
k - номер компонента;k is the component number;
n - номер фракции;n is the number of the fraction;
К - количество компонентов;K is the number of components;
N - количество фракций;N is the number of fractions;
m - массовая доля n-й фракции k-го компонента;m is the mass fraction of the nth fraction of the kth component;
β - угол естественного откоса n-ой фракции k-го компонента.β is the angle of repose of the nth fraction of the kth component.
Расчетный угол ЕО шихты, полученный по формуле (1), равен 34,42°, что практически соответствует измеренному при помощи воронки углу ЕО шихты, равному 34,5°. Однако шихта с углом ЕО, равным 34,5°, который не входит в диапазон значений эталонного угла ЕО, равного 36÷42°, не соответствует требуемому качеству по сыпучести. Следовательно, необходимо произвести корректировку фракционного состава шихты для увеличения угла ЕО, например, до 38°. Из таблицы 2 видно, что у фракций -005 самые большие углы ЕО, поэтому производят увеличение количество фракции -005 FeMn и СаСО3 и соответственно уменьшение количества фракций с малыми углами ЕО, например 02 и 016. В таблице 4 (фиг.4) приведен скорректированный гранулометрический состав компонентов шихты.The calculated angle ЕО of the charge obtained by the formula (1) is 34.42 °, which practically corresponds to the angle of ЕО of the mixture measured with a funnel equal to 34.5 °. However, the charge with an angle EO equal to 34.5 °, which is not included in the range of values of the reference angle EO equal to 36 ÷ 42 °, does not correspond to the required quality for flowability. Therefore, it is necessary to adjust the fractional composition of the mixture to increase the angle EO, for example, up to 38 °. From table 2 it is seen that the fractions of -005 have the largest EO angles; therefore, the number of fractions -005 FeMn and CaCO 3 is increased and, accordingly, the number of fractions with small EO angles is reduced, for example, 02 and 016. Table 4 (Fig. 4) shows adjusted particle size distribution of the charge components.
Произведя вычисления, подобные приведенным выше по формуле (1), с другими массовыми долями фракций 02, 016 и -005 у FeMn и СаСО3 получают скорректированный угол ЕО шихты, равный
В случае слишком большего количества фракции -005 с большими углами ЕО угол ЕО шихты может оказаться больше 42°. Тогда при корректировке необходимо уменьшить количество фракции -005 у FeMn и CaCO3 и увеличить количество фракций с меньшими углами ЕО, например 02, 016, 01, и снова произвести аналогичный расчет угла ЕО шихты.In the case of too many fractions of -005 with large angles EO, the angle EO of the charge may be greater than 42 °. Then, when adjusting, it is necessary to reduce the amount of -005 fraction in FeMn and CaCO 3 and increase the number of fractions with smaller EO angles, for example, 02, 016, 01, and again make a similar calculation of the EO angle of the charge.
Заявляемый способ позволяет проводить корректировку гранулометрического состава шихты любой рецептуры с любым количеством входящих в нее компонентов.The inventive method allows you to adjust the particle size distribution of the mixture of any formulation with any number of components included in it.
Таким образом, обеспечение оптимального гранулометрического состава шихты позволяет значительно повысить качество шихты, следовательно, и качество сварочных порошковых проволок.Thus, ensuring the optimal particle size distribution of the charge can significantly improve the quality of the charge, and therefore, the quality of welding flux-cored wires.
Известно устройство для определения угла ЕО порошковых материалов, содержащее две смежные вертикальные стенки, выполненные из органического стекла и установленные на основании, металлическую конусную воронку с углом конуса 60°, установленную в месте соединения смежных стенок, на одну из которых нанесены риски, соответствующие различным углам в градусах (см. ГОСТ 28254-89). Испытуемый продукт через металлическую воронку засыпают в устройство до тех пор, пока вершина насыпки не сравняется с вершиной воронки. Угол ЕО определяют в соответствии с рисками, нанесенными на стенку.A device is known for determining the angle EO of powder materials, containing two adjacent vertical walls made of organic glass and installed on the base, a metal conical funnel with a cone angle of 60 °, installed at the junction of adjacent walls, one of which carries risks corresponding to different angles in degrees (see GOST 28254-89). The test product is poured through a metal funnel into the device until the top of the filling is equal to the top of the funnel. The angle of the EO is determined in accordance with the risks applied to the wall.
Недостатком данного устройства является невозможность точного измерения угла ЕО по рискам, нанесенным на одну из вертикальных стенок. Кроме того, при измерении не учитываются неизбежно возникающие искривления поверхности откоса конуса, а также отклонения контура основания от правильной окружности. А следовательно, не учитывается при измерении степень сегрегации, т.е. распределение частиц по крупности, форме и плотности, вызывающая искажения параметров конуса насыпного материала. Эти искажения тем значительнее, чем выше насыпная масса испытываемого порошкового материала.The disadvantage of this device is the inability to accurately measure the angle of the SW according to the risks incurred on one of the vertical walls. In addition, the measurement does not take into account the inevitably occurring curvatures of the slope of the cone, as well as deviations of the base contour from the correct circle. And therefore, the degree of segregation, i.e. the distribution of particles by size, shape and density, causing distortion of the parameters of the cone of bulk material. These distortions are the greater, the higher the bulk density of the test powder material.
Наиболее близким является устройство для определения угла ЕО порошковых материалов (см. Андрианов Е.И. Методы определения структурно-механических характеристик порошкообразных материалов.- М.: Химия, 1978, с.127), содержащее воронку, фиксированное основание в виде горизонтального плоского диска, средство измерения в виде линейки и визира.The closest is a device for determining the EO angle of powder materials (see Andrianov E.I. Methods for determining the structural and mechanical characteristics of powder materials.- M .: Chemistry, 1978, p.127), containing a funnel, a fixed base in the form of a horizontal flat disk , a measuring instrument in the form of a ruler and a sight.
Недостатком известного устройства является высокая скорость падения частиц, низкая точность измерений линейкой и визиром, а также экстраполяция образующих откосов для нахождения положения геометрической вершины конуса.A disadvantage of the known device is the high rate of particle fall, the low accuracy of the measurements with a ruler and a target, as well as the extrapolation of the slopes to find the position of the geometrical vertex of the cone.
Технический результат изобретения - повышение качества шихты для порошковой проволоки путем повышения точности определения угла естественного откоса порошковых материалов.The technical result of the invention is improving the quality of the charge for cored wire by increasing the accuracy of determining the angle of repose of powder materials.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения угла ЕО порошковых материалов, включающем основание, воронку, установленную с возможностью вертикального перемещения и выполненную в виде конуса, плоский диск, закрепленный на основании, и средство измерения, согласно изобретению, оно дополнительно содержит средство перемещения воронки, выполненное в виде направляющих стоек, закрепленных на основании, кольца для крепления воронки, соединенного со стойками, и средство измерения высоты подъема воронки, выполненное в виде измерительной шкалы, установленной на основании, снабженной подвижной нониусной шкалой, соединенной с кольцом, воронка выполнена из нержавеющей немагнитной стали с конусностью в пределах 9÷22°, при этом рабочие поверхности воронки и плоского диска выполнены с полировкой в пределах Ra 0,01÷0,16 мкм. В вариантах исполнения изобретения воронка и плоский диск выполнены из стали 12Х18Н10Т, основание снабжено регулируемыми опорами, цилиндрическим уровнем и винтом заземления.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for determining the angle EO of powder materials, including a base, a funnel mounted with the possibility of vertical movement and made in the form of a cone, a flat disk mounted on the base, and a measuring device according to the invention, it further comprises means funnel movement, made in the form of guide racks mounted on the base, a ring for attaching a funnel connected to the racks, and means for measuring the height of the funnel, you filled in the form of a measuring scale mounted on the base, equipped with a movable vernier scale connected to the ring, the funnel is made of stainless non-magnetic steel with a taper in the range of 9-22 °, while the working surfaces of the funnel and flat disk are polished within
Наличие средства перемещения воронки в вертикальном направлении, выполненного в виде направляющих стоек, на которых закреплено кольцо для крепления воронки, позволяет плавно, без толчков и вибраций перемещать воронку в строго перпендикулярном направлении, что обеспечивает стабильность результатов измерений.The presence of the funnel moving means in the vertical direction, made in the form of guide racks, on which the ring for fastening the funnel is fixed, allows you to smoothly move the funnel in a strictly perpendicular direction without jerks and vibrations, which ensures the stability of the measurement results.
В воронке предлагаемой конструкции происходит перемешивание сегрегированного материала и обеспечивается его усреднение, что позволяет стабильно получать насыпной конус геометрически правильной формы, а следовательно, повысить точность измерения его параметров, что необходимо для повышения качества шихты для порошковой проволоки. The segregated material is mixed in the funnel of the proposed design and its averaging is ensured, which makes it possible to stably obtain a bulk cone of geometrically regular shape, and therefore, increase the accuracy of measuring its parameters, which is necessary to improve the quality of the charge for flux-cored wire.
При конусности воронки более 22° истечение порошкового материала будет неустойчивым вследствие развития явления сводообразования и последующего обрушения из-за образования канала, вызванного сегрегацией и расслаиванием порошкового материала. При конусности воронки менее 9° усреднения сегрегированного при засыпке в воронку материала практически не происходит, так как в этом случае порошковый материал движется в ней равномерно, как сплошное тело.When the funnel taper is more than 22 °, the outflow of the powder material will be unstable due to the development of the phenomenon of arch formation and subsequent collapse due to the formation of a channel caused by segregation and delamination of the powder material. When the funnel taper is less than 9 °, there is practically no averaging of the material segregated when backfilled into the funnel, since in this case the powder material moves uniformly in it like a solid body.
Выполнение воронки из немагнитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т делает воронку прочной и сохраняющей свои геометрические размеры в процессе работы, при этом она не оказывает воздействия на ферромагнитные порошковые материалы, что повышает точность определения угла ЕО порошковых материалов.The implementation of the funnel made of non-magnetic stainless steel 12X18H10T makes the funnel durable and retains its geometric dimensions during operation, while it does not affect ferromagnetic powder materials, which increases the accuracy of determining the angle EO of powder materials.
Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».The claimed essential features of the invention, predetermining the receipt of the specified technical result, do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the conditions of patentability "novelty" and "inventive step".
На фиг. 5 изображена таблица 5 с углами естественного откоса шихты типичного и скорректированного составов.In FIG. 5 shows table 5 with the angles of repose of the charge of a typical and adjusted compositions.
На фиг. 6 изображен общий вид устройства.In FIG. 6 shows a general view of the device.
Устройство для определения угла естественного откоса порошковых материалов (фиг.6) включает основание 1, воронку 2, установленную с возможностью вертикального перемещения и выполненную в виде конуса, плоский диск 3, средство перемещения воронки 2, выполненное в виде направляющих стоек 4, закрепленных на основании 1, кольца 5 для крепления воронки 2, соединенного со стойками посредством втулок 6 и соединительных стержней 7, и средство измерения высоты подъема воронки, выполненное в виде измерительной шкалы 8, снабженной подвижной нониусной шкалой 9 с ценой деления 0,1 мм, соединенной пластиной 10 с одной из втулок 6. Воронка 2 выполнена из нержавеющей немагнитной стали 12Х18Н10Т с конусностью в пределах 9÷22° и полировкой внутренней поверхности Ra в пределах 0,01÷0,16 мкм. Основание снабжено регулируемыми опорами 11 и для определения строго горизонтального положения основания 1 цилиндрическим уровнем 12. Для снятия электростатического заряда, который может накапливаться на устройстве в процессе работы с порошковыми материалами и отрицательно влиять на точность измерений, на основании 1 установлен винт заземления 13. Диск 3 закреплен на основании 1 штифтом 14, при этом ось штифта 14 проходит через центр диска 3. Диск 3 выполнен из нержавеющей немагнитной стали 12Х18Н10Т с полировкой наружной поверхности Ra в пределах 0,01÷0,16 мкм, что обеспечивает повышение точности и стабильности результатов измерений. Угол между плоскостью диска 3 и осью воронки 2 составляет 90÷0,1°, при этом ось воронки 2 совпадает с центром диска 3. Втулка 6 снабжена стопорным винтом 15.A device for determining the angle of repose of powder materials (Fig. 6) includes a
Устройство работает следующим образом. Заземляют устройство с помощью винта 13. Затем, регулируя по высоте опоры 11, приводят основание 1 с закрепленным на нем плоским диском 3 в горизонтальное положение. Контроль горизонтальности осуществляют с помощью цилиндрического уровня 12. После освобождения стопорного винта 15 воронка 2, закрепленная в кольце 5, опускается до соприкосновения плоскости ее выходного отверстия с плоскостью диска 3. В этом положении воронки 2 деления на измерительной шкале 8 и нониусной шкале 9 показывают значение «ноль». Далее в воронку 2 засыпают порошковый материал. В зависимости от вида порошка объем материала, необходимый для определения угла ЕО, может составлять 50-100 см3, причем меньшие значения объема принимают для порошкового материала с большей насыпной массой. Удерживая кольцо 5, производят плавный подъем воронки 2 по направляющим стойкам 4, при этом порошковый материал высыпается через ее выходное отверстие на горизонтальную плоскость диска 3 и формирует усеченный конус 16 порошкового материала. Скорость подъема воронки 2 должна совпадать со скоростью истечения порошкового материала через ее выходное отверстие, обеспечивая минимальную скорость поступления частиц порошка на откос усеченного конуса 16. Контроль скорости подъема воронки 2 осуществляют визуально. При малой скорости подъема воронки 2 порошок высыпается с пульсациями, при большой скорости масса высыпающегося порошка в единицу времени резко возрастает. В том и другом случаях происходит увеличение скорости поступления частиц порошкового материала на откос порошкового усеченного конуса 16 способствует образованию нестабильной поверхности откоса и в конечном итоге приводит к снижению точности определения угла ЕО. Насыпку ведут до образования стабильной поверхности откоса и достижения основания усеченного конуса 16 краев плоского диска 3. В этом случае основание усеченного конуса 16, ограниченное краями плоского диска 3, строго соответствует его диаметру. Поверхность откоса у основания усеченного конуса 16 не имеет искривления благодаря тому, что небольшая часть порошка падает с плоского диска 3 на основание 1. В момент достижения основанием усеченного конуса 16 краев диска 3 перемещение воронки 2 прекращают и фиксируют ее положение с помощью стопорного винта 15. При этом некоторая часть испытываемого порошкового материала должна оставаться в воронке 2 для того, чтобы в результате высыпания порошка был сформирован усеченный конус 16, имеющий диаметр при вершине, равный диаметру выходного отверстия воронки 2, при этом поверхность откоса у вершины усеченного конуса 16 не имеет искривлений. Высоту усеченного конуса 16 определяют по высоте поднятия воронки 6 с точностью ±0,1 мм по шкале 8 и нониусной шкале 9.The device operates as follows. Ground the device using screw 13. Then, adjusting the height of the
Угол между плоскостью диска 3 и образующей сформированного усеченного конуса 16 является углом ЕО β данного порошкового материала и вычисляется по формуле:The angle between the plane of the
D - диаметр плоского диска 4;D is the diameter of the flat disk 4;
d - диаметр выходного отверстия воронки;d is the diameter of the outlet of the funnel;
h - высота усеченного конуса 16.h is the height of the
Заявляемое устройство использовали при исследовании качества заполнения сварочной проволоки марки ПП-СП-10, в состав шихты которой входит 9 порошковых компонентов: железный порошок, рутиловый концентрат, мрамор, плавиково-шпатовый концентрат, ферромарганец, ферросилиций, алюминиевый порошок, кремнефтористый натрий и ферротитан.The inventive device was used to study the filling quality of a PP-SP-10 grade welding wire, the charge of which includes 9 powder components: iron powder, rutile concentrate, marble, fluorspar concentrate, ferromanganese, ferrosilicon, aluminum powder, sodium silicofluoride and ferrotitanium.
Результаты измерения угла ЕО β порошковых компонентов отражены в таблице 5 на фиг.5.The results of measuring the angle EO β of the powder components are shown in table 5 in figure 5.
Величины углов ЕО, рассчитанные по результатам замеров, зафиксированных с помощью предлагаемого устройства, показывают, что порошковые компоненты с типичным гранулометрическим составом имеют большой разброс значений угла β, а именно от 30,01 до 44,69°. Получить их однородную смесь в этом случае маловероятно. После корректировки гранулометрического состава некоторых компонентов порошкового материала путем частичного удаления фракций менее 0,05 мм и добавления более крупных, либо наоборот, разброс значений угла β уменьшается и составляет от 34,52 до 37,87°. Следовательно, такие компоненты будут лучше смешиваться, поскольку их сыпучесть близка.The values of the angles EO, calculated according to the results of measurements recorded using the proposed device, show that powder components with a typical particle size distribution have a large variation in the values of the angle β, namely from 30.01 to 44.69 °. To obtain a homogeneous mixture in this case is unlikely. After adjusting the particle size distribution of some components of the powder material by partially removing fractions of less than 0.05 mm and adding larger ones, or vice versa, the spread in the angle β decreases and ranges from 34.52 to 37.87 °. Therefore, such components will be better mixed, since their flowability is close.
За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое значение результатов трех измерений. Расхождение между абсолютными значениями трех измеренных углов должно быть не более одного градуса.The arithmetic mean of the results of three measurements is taken as the final test result. The discrepancy between the absolute values of the three measured angles should be no more than one degree.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с высокой точностью произвести замеры параметров угла ЕО различных порошковых материалов и точно определить угол ЕО порошковых материалов, входящих в состав смеси. А также подобрать требуемый гранулометрический состав смеси с целью обеспечения наилучшей смешиваемости компонентов, входящих в состав шихты. Это в конечном итоге позволяет повысить качество изготовления порошковой проволоки.Thus, the proposed device allows with high accuracy to measure the parameters of the angle EO of various powder materials and accurately determine the angle EO of the powder materials that make up the mixture. And also to select the required particle size distribution of the mixture in order to ensure the best miscibility of the components that make up the mixture. This ultimately improves the quality of the manufacture of cored wire.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107937/02A RU2528564C2 (en) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | Preparation of powder wire mix and device to determine natural slope angle of powder material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107937/02A RU2528564C2 (en) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | Preparation of powder wire mix and device to determine natural slope angle of powder material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012107937A RU2012107937A (en) | 2013-09-10 |
RU2528564C2 true RU2528564C2 (en) | 2014-09-20 |
Family
ID=49164572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012107937/02A RU2528564C2 (en) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | Preparation of powder wire mix and device to determine natural slope angle of powder material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528564C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1401250A1 (en) * | 1986-08-11 | 1988-06-07 | Специальное Конструкторское Бюро По Подземному Самоходному Горному Оборудованию | Method and apparatus for determining natural angle of slope of loose materials |
SU1506263A1 (en) * | 1986-12-30 | 1989-09-07 | Одесский Политехнический Институт | Method and apparatus for determining loose material slope angle |
CN201225978Y (en) * | 2008-04-08 | 2009-04-22 | 南昌弘益科技有限公司 | Measurer for powder granule repose slope |
UA86891C2 (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-25 | Институт Проблем Материаловедения Им. И.М. Францевича Нан Украины | Method and device for determination of angle of natural slant of bulk materials |
US7943084B1 (en) * | 2007-05-23 | 2011-05-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Metal powders with improved flowability |
-
2012
- 2012-03-01 RU RU2012107937/02A patent/RU2528564C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1401250A1 (en) * | 1986-08-11 | 1988-06-07 | Специальное Конструкторское Бюро По Подземному Самоходному Горному Оборудованию | Method and apparatus for determining natural angle of slope of loose materials |
SU1506263A1 (en) * | 1986-12-30 | 1989-09-07 | Одесский Политехнический Институт | Method and apparatus for determining loose material slope angle |
US7943084B1 (en) * | 2007-05-23 | 2011-05-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Metal powders with improved flowability |
UA86891C2 (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-25 | Институт Проблем Материаловедения Им. И.М. Францевича Нан Украины | Method and device for determination of angle of natural slant of bulk materials |
CN201225978Y (en) * | 2008-04-08 | 2009-04-22 | 南昌弘益科技有限公司 | Measurer for powder granule repose slope |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012107937A (en) | 2013-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jacob et al. | The influence of spreading metal powders with different particle size distributions on the powder bed density in laser-based powder bed fusion processes | |
Jallo et al. | Improvement of flow and bulk density of pharmaceutical powders using surface modification | |
Ridgway et al. | The effect of particle shape on powder properties | |
CN1149272C (en) | Electrostatic deposition formulations | |
Lyles et al. | Modified rotary sieve for improved accuracy | |
US7461566B2 (en) | Method of segregation testing a mixture of particulate solids | |
US20210260650A1 (en) | Additive manufacturing powder and additive manufacturing part made using same | |
Roeplal et al. | Modelling of phenomena affecting blast furnace burden permeability using the Discrete Element Method (DEM)–A review | |
RU2528564C2 (en) | Preparation of powder wire mix and device to determine natural slope angle of powder material | |
CN205941277U (en) | Angle measurement instrument that stops is piled up to material | |
JP2011032826A5 (en) | ||
CN102279145B (en) | Device for determining relative roundness of granular material and determination method thereof | |
CN216485038U (en) | Coarse aggregate edge angle performance test device | |
Zegzulka et al. | Flow characterization methods of glidants | |
EP4137594A1 (en) | Method for producing sintered ore | |
JP6381938B2 (en) | Method for evaluating workability and blending design method of fresh concrete | |
CN115290147A (en) | Time-lag-free calculation method for discharging flow of coal storage bin gate | |
JPH06135563A (en) | Feeding method for bulk material | |
JP3479456B2 (en) | Method for measuring flow characteristics of powders | |
JP7024650B2 (en) | How to mix raw materials for granulation | |
CN219104917U (en) | Mixture cohesiveness detection device | |
Piticescu et al. | Characterization of IN 625 recycled metal powder used for selective laser melting. | |
CN113358524B (en) | Method for evaluating grinding assisting effect of cement raw material grinding aid | |
Mehring | Measurement of Drillability of Fertilizers | |
CN114441393B (en) | Machine-made sand sphericity detection method for cement concrete and mortar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150302 |