RU2665669C1 - Line for the shs powder refractory products manufacturing - Google Patents

Line for the shs powder refractory products manufacturing Download PDF

Info

Publication number
RU2665669C1
RU2665669C1 RU2017123781A RU2017123781A RU2665669C1 RU 2665669 C1 RU2665669 C1 RU 2665669C1 RU 2017123781 A RU2017123781 A RU 2017123781A RU 2017123781 A RU2017123781 A RU 2017123781A RU 2665669 C1 RU2665669 C1 RU 2665669C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shs
strip
reactor
charge
rolls
Prior art date
Application number
RU2017123781A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Дмитриевич Жигарев
Сергей Михайлович Гайдар
Алексей Александрович Волков
Иван Александрович Посунько
Эрнандес Сантьяго Эстебан Кастелл
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева)
Priority to RU2017123781A priority Critical patent/RU2665669C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2665669C1 publication Critical patent/RU2665669C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/18Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by using pressure rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/23Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces involving a self-propagating high-temperature synthesis or reaction sintering step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to the SHS powder refractory products manufacturing. Line contains the SHS charge preparation device by means of the reagents mixing, rolling mill for the shaped billet manufacturing in the form of the SHS batch strip, reactor for the SHS performance in the SHS charge strip with the igniting device and obtained in the reactor SHS refractory products strip grinding device. Reactor for the SHS performance in the SHS charge strip is made with possibility of the strip movement inside it and in the form of rectangular open from the two opposite ends two-walled container, which outer walls form the body and are provided with the nozzle for the flowing gaseous refrigerant supply to the reactor in front to the combustion front propagation, and the inner walls are made perforated and form the reaction cup. Igniting device is equipped with the flame sensor and is placed at the SHS conducting reactor entrance with provision of the SHS charge strip continuous burning. SHS refractory products strip grinding device is made in the form of roller grinding mill with at least two rollers.EFFECT: enabling reduction of the SHS performance duration.5 cl, 5 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно, к производству тугоплавких порошковых соединений методом СВС.The invention relates to the field of powder metallurgy, namely, to the production of refractory powder compounds by the SHS method.

Наиболее эффективно оно может быть использовано для создания автоматизированных предприятий по изготовлению тугоплавких порошковых продуктов с непрерывным производственным циклом.It can be most effectively used to create automated enterprises for the production of refractory powder products with a continuous production cycle.

Известен традиционный производственный комплекс для изготовления порошковых тугоплавких продуктов, включающий [1, 2]: устройство для компактирования (таблетирования) заготовок, реактор периодического действия, воспламеняющее устройство (электроспираль); шаровая мельница для измельчения продуктов синтеза (ПС).A well-known traditional industrial complex for the manufacture of refractory powder products, including [1, 2]: a device for compacting (tabletting) blanks, a batch reactor, an ignition device (electric coil); ball mill for grinding synthesis products (PS).

Недостаток заключается в том, что, несмотря на кратковременность процесса синтеза, который продолжается всего несколько секунд, общее время производства 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 этого время охлаждения даже небольшого реактора при синтезе 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) [4].The disadvantage is that, despite the short duration of the synthesis process, which lasts only a few seconds, the total production time of refractory products can be tens of hours. This is due to the duration of the preparatory, intermediate and terminal operations. In particular, the cooling rate of PS can be 10 -4 -10 -3 deg / s) [3]. As a result of this, the cooling time of even a small reactor during the synthesis of 2.5 kg of the product is 1.5-2 hours and it can be started only two times per shift (with a synthesis time of several seconds) [4].

В качестве возможных вариантов, обеспечивающих интенсификацию отдельных операций были, в частности, известны также: установка "карусельного" типа, состоящая из десяти реакторов, валковый и шнековый СВС-реакторы.As possible options for the intensification of individual operations were also known, in particular: a carousel-type installation consisting of ten reactors, roller and screw SHS reactors.

В установке "карусельного" типа загрузка шихты осуществляется в первом реакторе, а выгрузка продуктов синтеза - в последнем реакторе. Недостатком является то, что непрерывность обеспечивается в первом и десятом реакторах (на этапах загрузки и выгрузки продуктов), а остальные реакторы (от второго до девятого находятся, как бы на холостом ходу, так как в них осуществляются промежуточные операции, в основном - охлаждение ПС. Кроме того, "карусельная" линия может остановиться в случае отказа воспламенения шихты в очередном реакторе, так как необходимо осуществить ее разборку и замену воспламенителя.In the "carousel" type installation, the charge is loaded in the first reactor, and the synthesis products are unloaded in the last reactor. The disadvantage is that continuity is ensured in the first and tenth reactors (at the stages of loading and unloading products), and the remaining reactors (from the second to the ninth are idling, as they carry out intermediate operations, mainly PS cooling In addition, the carousel line may stop in case of failure of ignition of the charge in the next reactor, since it is necessary to disassemble and replace the igniter.

В СВС-реакторе валкового типа воспламенение и горение шихты происходит на участке между валками и бункером с шихтой, а в шнековом реакторе - внутри конусной сопловой втулки. Недостатком является сложность стабилизации фронта горения, что может привести к распространению горения в бункер. Кроме того, установки не могут работать длительное время вследствие нагревания валков и сопловой вставки при постоянном контактировании с высокотемпературными ПС (в частности температура горения шихты из смеси титана и бора составляет 3190К).In a roll-type SHS reactor, the charge is ignited and burned in the area between the rolls and the bunker with the charge, and in the screw reactor, inside the conical nozzle sleeve. The disadvantage is the difficulty of stabilizing the combustion front, which can lead to the spread of combustion in the hopper. In addition, the plants cannot work for a long time due to the heating of the rolls and nozzle insert under constant contact with high-temperature substrates (in particular, the combustion temperature of a mixture of a mixture of titanium and boron is 3190K).

Известны также устройства для интенсивного выполнения отдельных технологических операций: валковый прокатный стан для непрерывного изготовления заготовки в виде профилированной ("гофрированной") полосы; теплогенерирующий реактор (ТГР) с охлаждением ПС газообразным хладагентом; валковый измельчающий стан для непрерывного измельчения ПС в процессе пропускания их во вращающихся валках; модельный проточный реактор. Общим недостатком устройств является то, что, несмотря на сокращение времени осуществления отдельных технологических операций, они не объедены в общий технологический и производственный процесс получения порошковых тугоплавких соединений в режиме непрерывного горения.Also known are devices for intensively performing certain technological operations: a rolling mill for the continuous production of a workpiece in the form of a profiled ("corrugated") strip; a heat-generating reactor (TGR) with cooling of the PS with gaseous refrigerant; roller grinding mill for continuous grinding of PS in the process of passing them in rotating rolls; model flow reactor. A common disadvantage of the devices is that, despite the reduction in the time for individual technological operations, they are not integrated into the general technological and production process for producing powder refractory compounds in continuous burning mode.

Проведенный анализ показал, что устройства для осуществления процесса изготовления тугоплавких порошковых продуктов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режиме непрерывного горения не выявлены.The analysis showed that devices for the implementation of the manufacturing process of refractory powder products by the method of self-propagating high-temperature synthesis in the continuous combustion mode were not identified.

Поэтому основной проблемой в данном направлении является отсутствие разработок производственного комплекса для автоматизированного изготовления порошковых СВС-продуктов с непрерывным производственным циклом, в течение десятков лет и на решение которой, направлено предлагаемое изобретение.Therefore, the main problem in this direction is the lack of development of an industrial complex for the automated production of powder SHS products with a continuous production cycle, for decades and the solution of which the present invention is directed.

Техническим результатом при решении технической проблемы является сокращение времени технологического процесса для возможности использования его при создании автоматизированных производств по изготовлению тугоплавких порошковых продуктов методом СВС.The technical result in solving the technical problem is to reduce the time of the technological process for the possibility of using it when creating automated production facilities for the production of refractory powder products by the SHS method.

Для решение указанной проблемы комплект оборудования для изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС в режиме непрерывного горения, включает устройство для смешения шихты из реагентов, валковый прокатный стан для изготовления профильной заготовки в виде полосы из СВС-шихты, реактор для синтеза профильной полосы из СВС-шихты в профильную полосу продуктов синтеза, валковый измельчающий стан. Реактор для синтеза тугоплавких продуктов выполнен в виде прямоугольного двустенного, открытого с двух противоположных торцов, контейнера. Наружные стенки контейнера образуют корпус и содержат штуцер для подачи в реактор проточного газообразного хладагента; внутренние стенки контейнера выполнены перфорированными и образуют, реакционный стакан. Реактор содержит со стороны переднего торца воспламеняющее устройство и датчик пламени, при этом все устройства объединены между собой путем введения в производственную линию реактора с проточным газообразным хладагентом (проточного реактора).To solve this problem, a set of equipment for the production of powder refractory SHS products in continuous combustion mode includes a device for mixing a mixture of reagents, a rolling mill for manufacturing a profile billet in the form of a strip from a SHS charge, a reactor for the synthesis of a profile strip from a SHS charge into profile strip of synthesis products, roll grinding mill. The reactor for the synthesis of refractory products is made in the form of a rectangular double-walled container open from two opposite ends. The outer walls of the container form a housing and comprise a fitting for supplying a flowing gaseous refrigerant to the reactor; the inner walls of the container are perforated and form a reaction beaker. The reactor contains from the front end side a flammable device and a flame sensor, while all devices are interconnected by introducing a flowing gaseous refrigerant (flow reactor) into the production line of the reactor.

В некоторых случаях для выравнивания окружной скорости валков прокатного стана со скоростью горения полосы ПС, валки прокатного стана выполнены с возможностью регулирования скорости их вращения.In some cases, to align the peripheral speed of the rolls of the rolling mill with the burning speed of the strip PS, the rolls of the rolling mill are configured to control their rotation speed.

В тех случаях, когда требуется повторное измельчение ПС, валковый измельчающий стан содержит четыре валка, расположенных попарно друг за другом.In those cases when it is necessary to regrind PS, the roll grinding mill contains four rolls arranged in pairs one after another.

В тех случаях, когда необходимо интенсифицировать процесс измельчения ПС, по крайней мере, один из валков измельчающего стана выполнен с возможностью изменения скорости его вращения.In those cases when it is necessary to intensify the process of grinding PS, at least one of the rolls of the grinding mill is made with the possibility of changing the speed of its rotation.

В тех случаях, когда необходимо разместить ПС (в виде кусков) в загрузочный бункер перед подачей на валки измельчающего стана, на одном из валков прокатного стана выполнены пересекающиеся проточки или выступы;In cases where it is necessary to place the PS (in the form of pieces) in the feed hopper before feeding the rolls of the grinding mill, intersecting grooves or protrusions are made on one of the rolls of the rolling mill;

В случае необходимости осуществления повторных воспламенений шихты без разборки реактора, воспламеняющее устройство содержит емкость с воспламеняющим составом и подключенное к ней, при помощи клапанов, дозирующее устройство, причем, в качестве воспламеняющего состава используют фтористый окислитель (преимущественно, трифторид хлора или трифторид брома), подаваемый в импульсном режиме.If it is necessary to re-ignite the charge without disassembling the reactor, the igniting device contains a container with an igniting composition and a metering device connected to it using valves, moreover, an oxidizing fluoride (mainly chlorine trifluoride or bromine trifluoride) is used as an igniting composition in pulse mode.

Существенность признаков, обеспечивающих решение поставленной проблемы, обусловлена следующими причинами:The significance of the signs that provide a solution to the problem is due to the following reasons:

- 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;- the synthesis and cooling of substrates in a flow reactor ensures synchronization of all technological operations with each other, which is a prerequisite for the manufacture of powder refractory substrates in continuous burning mode and the development of automated production with a continuous technological cycle;

- 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;- the formation of a compacted shaped workpiece in the form of a strip from the SHS mixture and the safety of the profile during product synthesis during its movement inside the reactor cavity, as well as the presence of perforated holes on the inner walls of the reactor, make it possible to cool the synthesized strip from the side of its upper and lower surfaces;

- 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;- the placement of the flame sensor on the input side of the reactor and the presence of a device that controls the speed of rotation of the rolls provides a change in the feed rate of the rolled plate depending on the burning speed of the compacted charge strip in the reactor, which prevents the spread of the combustion process in the feed hopper by supplying a signal to the device for controlling the rotation speed rolls of a rolling mill;

- выполнение измельчающего стана четырехвалковым обеспечивает интенсифицирование процесса измельчения ПС за счет повторной прокатки- the implementation of the grinding mill four-roll ensures the intensification of the process of grinding PS due to re-rolling

- использование химического метода воспламенения шихты обеспечивает дистанционное (без контактирования с шихтой) инициирование процесса СВС.- the use of a chemical method of ignition of the charge provides remote (without contacting with the charge) initiation of the SHS process.

Сущность предлагаемого решения иллюстрируются чертежами, где:The essence of the proposed solutions are illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 представлены схема последовательности осуществления технологических операций интенсивного технологического процесса и применения комплекта оборудования с непрерывным производственным циклом;in FIG. 1 shows a sequence diagram of technological operations of an intensive technological process and the use of a set of equipment with a continuous production cycle;

на фиг. 2 представлен калибр валков прокатного стана для непрерывного изготовления заготовок в виде профилированных ("гофрированных") полос;in FIG. 2 shows the caliber of rolls of a rolling mill for the continuous production of billets in the form of profiled ("corrugated") strips;

на фиг. 3 представлена схема модельного проточного реактора для исследования полноты горения профилированных тонких пластин (заготовок) из смеси СВС-компонентов при охлаждении их хладагентом (азотом);in FIG. 3 is a diagram of a model flow reactor for studying the completeness of combustion of profiled thin plates (billets) from a mixture of SHS components when they are cooled with refrigerant (nitrogen);

на фиг. 4 приведен вид блоков из набора профилированных ("гофрированных") пластин с загасшими центральными пластинами;in FIG. 4 shows a view of blocks from a set of profiled (“corrugated”) plates with extinguished central plates;

на фиг. 5 приведен вид блока из набора профилированных ("гофрированных") пластин (без центральной пластины) до и после горения.in FIG. Figure 5 shows a block from a set of profiled ("corrugated") plates (without a central plate) before and after burning.

1 - шихта СВС; 2 - бункер для загрузки шихты СВС из смеси компонентов титан + бор; 3 - валки прокатного стана; 4 - прокатанная полоса из шихты СВС; 5 - воспламенитель 6 - датчик пламени (показан условно стрелкой); 7 - реакционный стакан; 8 - штуцер; 9 - корпус реактора; 10 - прокатанная полоса шихты СВС в процессе горения и охлаждения азотом; 11 - валки измельчающего стана; 12 - куски полосы синтезированного продукта; 13 - измельченная порошковая полоса ПС; 14 - конвейер (показан условно в виде пунктирной стрелки; 15 - конечный порошковый продукт.1 - charge SHS; 2 - a hopper for loading the SHS mixture from a mixture of titanium + boron components; 3 - rolls of a rolling mill; 4 - laminated strip of SHS charge; 5 - igniter; 6 - flame sensor (shown conditionally by an arrow); 7 - a reaction beaker; 8 - fitting; 9 - reactor vessel; 10 - rolled strip of the SHS charge in the process of combustion and cooling with nitrogen; 11 - rolls of the grinding mill; 12 - pieces of a strip of synthesized product; 13 - crushed powder strip PS; 14 - conveyor (shown conventionally in the form of a dashed arrow; 15 - the final powder product.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 16 - валковый калибр, 17 - выступы; 18 - впадины; 19 - наклонные грани; D - диаметр валков по выступам; d - диаметр валков по впадинам; hг - зазор горизонтальный; hн - зазор наклонный.In FIG. 2 the following designations are accepted: 16 - roll gauge, 17 - protrusions; 18 - hollows; 19 - inclined faces; D is the diameter of the rolls along the protrusions; d is the diameter of the rolls along the troughs; h g - horizontal clearance; hн - inclined clearance.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения:In FIG. 3 adopted the following notation:

5 - воспламенитель; 7 - реакционный стакан; 8 - штуцер для подачи хладагента; 9 - корпус реактора; 20 - блок из набора "гофрированных" пластин (заготовок); 21 - центральная пластина; 22 - выходной штуцер.5 - igniter; 7 - a reaction beaker; 8 - fitting for supplying refrigerant; 9 - reactor vessel; 20 - a block from a set of "corrugated" plates (blanks); 21 - the Central plate; 22 - output fitting.

На фиг. 4 приняты следующие обозначения:In FIG. 4 the following notation is accepted:

41 - вид центральной пластины с загасанием процесса горения в месте контакта ее с наборным блоком из "гофрированных" пластин прокатанной СВС - шихты; 42 - вид центральной пластины с загасанием процесса горения на расстоянии 10-20 мм от наборного блока из "гофрированных" пластин.4 1 - view of the central plate with the extinction of the combustion process at the point of contact with the stacking block of "corrugated" plates of the rolled SHS charge; 4 2 - view of the central plate with the extinction of the combustion process at a distance of 10-20 mm from the stacked block of "corrugated" plates.

На фиг. 5 приняты следующие обозначения:In FIG. 5 adopted the following notation:

51 - вид блока из набора "гофрированных" пластин до горения; 52 - вид блока из набора "гофрированных" пластин после горения.5 1 - view of a block from a set of "corrugated" plates before burning; 5 2 is a view of a block from a set of "corrugated" plates after burning.

В таблице 1 приведены для сравнения времени осуществления операций измельчения ПС при изготовлении тугоплавких порошков по дискретной (стандартной) технологии (в шаровой мельнице) и по технологии с синхронизированными (путем введения проходного реактора) интенсивными операциями.Table 1 shows, for comparison, the time of PS grinding operations in the manufacture of refractory powders using discrete (standard) technology (in a ball mill) and technology with synchronized (by introducing a feed through reactor) intensive operations.

Работа по технологическому процессу фиг. 1 с непрерывным производственным циклом и использованием комплекта оборудования для его осуществления проводятся следующим образом:Work on the process of FIG. 1 with a continuous production cycle and the use of a set of equipment for its implementation are carried out as follows:

Смешанная шихта 1, размещенная в бункере 2, подается самотеком в валки 3 прокатного стана, уплотняется в профилированную полосу 4, которая инициируется воспламенителем 6 (показан условно) перед входом в реактор. При подходе профилированной полосы 4 к реактору включается датчик пламени 5 и воспламененная полоса шихты подается в сквозную полость реакционного стакана 7, где осуществляется синтез компонентов шихты. Одновременно осуществляется подача хладагента (азота) через штуцер 8 в полость между стенками корпуса реактора 9 и реакционного стакана 7. Через перфорированные стенки реакционного стакана 7 хладагент подается на прокатанную воспламененную полосу продуктов синтеза 10, двигающуюся внутри реактора, и охлаждает ее. Затем охлажденная полоса продуктов СВС подается в валки измельчающего стана 11 (на фиг. 1 полоса разрушается предварительно на куски 12). При прохождении в валках измельчающего стана 11 охлажденная полоса продуктов синтеза под действием уплотняющих и сдвиговых нагрузок измельчается в порошковый продукт. В случае необходимости повышения степени измельчения осуществляют рассогласование окружных скоростей валков измельчающего стана 11 и (или) путем повторного пропускания измельченных продуктов через валки вальцовочного стана (например, в четырехвалковом стане). Измельченный порошковый СВС-продукт 15 подается, для дальнейшего использования (например, для рассеивания по фракциям).The mixed charge 1, placed in the hopper 2, is fed by gravity to the rolls 3 of the rolling mill, compressed into a shaped strip 4, which is initiated by the igniter 6 (shown conditionally) before entering the reactor. When the profiled strip 4 approaches the reactor, the flame sensor 5 is turned on and the ignited charge strip is fed into the through cavity of the reaction cup 7, where the charge components are synthesized. At the same time, refrigerant (nitrogen) is supplied through the nozzle 8 into the cavity between the walls of the reactor vessel 9 and the reaction vessel 7. Through the perforated walls of the reaction vessel 7, the refrigerant is supplied to the rolled ignited strip of synthesis products 10 moving inside the reactor and cools it. Then, the cooled strip of SHS products is fed into the rolls of the grinding mill 11 (in Fig. 1, the strip is previously destroyed into pieces 12). When passing through the rolls of the grinding mill 11, the cooled strip of synthesis products under the influence of sealing and shear loads is crushed into a powder product. If it is necessary to increase the degree of grinding, the peripheral speeds of the rolls of the grinding mill 11 and (or) are mismatched by re-passing the crushed products through the rolls of the rolling mill (for example, in a four-roll mill). The crushed powder SHS product 15 is supplied for further use (for example, for dispersion into fractions).

При превышения скорости горения полосы 10 относительно скорости ее прокатки в валках 3 (Vгор>Vпр) горение полосы 10 распространяется в сторону бункера 2. В этом случае датчик пламени 5 (на фиг. 1 показан стрелкой) фиксирует высокотемпературный фронт горения и передает команду на устройство регулирования скорости вращения валков 3прокатного стана (на фиг. 1 не показано), который выравнивает скорость прокатки для предотвращения перехода горения в бункер 2.If the burning speed of strip 10 is exceeded relative to its rolling speed in rolls 3 (V mountains > V ol ), the burning of strip 10 propagates towards the hopper 2. In this case, the flame sensor 5 (shown in Fig. 1 by an arrow) detects a high-temperature combustion front and transmits a command to a device for controlling the speed of rotation of the rolls 3 of the rolling mill (not shown in Fig. 1), which equalizes the rolling speed to prevent the transition of combustion to the hopper 2.

Для упрощения процесса разрушения полосы 10 на ней содержатся пересекающиеся выступы недоуплотненной шихты (образованы проточками на валке 3 прокатного стана) или утоненные пересекающиеся канавки (образованы выступами на валке 3 прокатного стана). Кроме данного варианта разломанная полоса может быть подана на транспортер, расположенный между валками 3 прокатного стана и валками 11 измельчающего стана или в промежуточную емкость.To simplify the process of destruction of the strip 10, it contains intersecting protrusions of the undersized charge (formed by grooves on the roll 3 of the rolling mill) or thinned intersecting grooves (formed by the protrusions on the roll 3 of the rolling mill). In addition to this option, the broken strip can be fed to a conveyor located between the rollers 3 of the rolling mill and the rollers 11 of the grinding mill or in an intermediate tank.

Работа модельного реактора фиг. 2 осуществляется следующим образом:The operation of the model reactor of FIG. 2 is carried out as follows:

Через штуцер 8 подается хладагент (азот) и одновременно (или с некоторым запозданием) воспламеняется центральная пластина 21 от воспламенителя 5. Хладагент продувается между стенками корпуса реактора 9 и реакционного стакана 7, затем поступает внутрь реакционного стакана 7 со стороны переднего торца, при этом продувка блока 20 и центральной пластины 21 осуществляется навстречу распространению фронта горения (горение во встречном потоке хладагента). В процессе горения блока 20 хладагент охлаждает также реакционный стакан 7.Through the nozzle 8, refrigerant (nitrogen) is supplied and at the same time (or with some delay) the central plate 21 is ignited from the igniter 5. The refrigerant is blown between the walls of the reactor vessel 9 and the reaction cup 7, then enters the reaction cup 7 from the front end side, while the purge block 20 and the Central plate 21 is carried out towards the spread of the combustion front (combustion in the oncoming refrigerant stream). In the process of burning unit 20, the refrigerant also cools the reaction cup 7.

Результаты испытаний.Test results.

Для оценки эффективности предложенного устройства в таблице 1 приведены результаты сопоставительных испытаний по оценке времени осуществления операций охлаждения и измельчения ПС по дискретной и интенсивной технологиям.To assess the effectiveness of the proposed device in table 1 shows the results of comparative tests to estimate the time for the implementation of the operations of cooling and grinding PS using discrete and intensive technologies.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

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.According to the results of the analysis of the efficiency of technological operations, it follows that in the case of combining intensive technological operations with each other (synchronization among themselves), it can provide a reduction in the technological and production cycle by at least 10 times.

Результаты испытаний, приведенные в табл. 2 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.The test results are given in table. 2 show that with a reduction in cooling time and PS grinding time, the duration of the technological cycle can be reduced by at least 10 times, which makes it possible to create automated production with a continuous production cycle.

Однако, в связи с тем, что горение прокатанной полосы 10 происходит с одновременным ее охлаждением продуваемым хладагентом (азотом), то есть при уменьшении температуры горения, проведены испытания в модельном реакторе фиг. 2 по оценке полноты горения состава TiB2 в зависимости от интенсивности ее охлаждения в процессе синтеза. Испытания проводились с варьированием массы блока шихты 20 и расхода хладагента (азота).However, due to the fact that the combustion of the rolled strip 10 occurs with its simultaneous cooling with a purged refrigerant (nitrogen), that is, with a decrease in the combustion temperature, tests were carried out in the model reactor of FIG. 2 by assessing the completeness of combustion of the composition of TiB 2 depending on the intensity of its cooling during the synthesis. The tests were carried out with varying the mass of the charge unit 20 and the flow rate of the refrigerant (nitrogen).

При проведении испытаний расход хладагента изменяли от 0,5 г/сек (то есть, практически без обдува) до величины, приводящей к загасанию центральной пластины 21 (загасание блоков 20 после их воспламенения от центральной пластины 21 не происходило). Вид блоков из набора "гофрированных" пластин (без центральной пластины) до и после горения приведен на фиг. 4.During the tests, the flow rate of the refrigerant was changed from 0.5 g / s (i.e., practically without blowing) to a value leading to the extinction of the central plate 21 (the extinction of the blocks 20 after their ignition from the central plate 21 did not occur). The view of the blocks from the set of "corrugated" plates (without a central plate) before and after burning is shown in FIG. four.

Для оценки полноты горения в качестве анализируемых образцов использовали продукты синтеза в сгоревших блоках 20 и в пластинах 21 (в зоне загасания процесса горения). Оценка полноты процесса проводилась по результатам химического (средние значения из двух определений) анализа. Там же приведены расчетные значения количества титана, соответствующего стехиометрическому соотношению диборида титана, определенному по химическому анализу бора. Результаты испытаний приведены в таблице 2.To assess the completeness of combustion, the products of synthesis in burned blocks 20 and in plates 21 (in the zone of extinction of the combustion process) were used as the analyzed samples. Assessment of the completeness of the process was carried out according to the results of chemical (average values from two definitions) analysis. The calculated values of titanium corresponding to the stoichiometric ratio of titanium diboride determined by chemical analysis of boron are also given there. The test results are shown in table 2.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Примечание. Прочерки в таблице показывают, что данный параметр не определялсяNote. Dashes in the table indicate that this parameter was not determined

Результаты испытаний показали, что при увеличении расхода ХА процесс горения на пластине (опыт 8) может прекратиться. На фиг. 41, 42 приведен внешний вид загасших, центральных пластин. Загасание пластины 41 произошло в месте соприкосновения ее с блоком 20, а пластины 42 - на расстоянии до 2 см от блока 20.The test results showed that with an increase in the consumption of HA, the combustion process on the plate (experiment 8) may stop. In FIG. 4 1 , 4 2 shows the appearance of extinguished, central plates. The extinction of the plate 4 1 occurred at the point of contact with the block 20, and the plate 4 2 at a distance of 2 cm from the block 20.

Как следует из фиг. 4, при интенсивном отводе тепла размер зерен просматривается даже визуально. Тем не менее, результаты химического анализа свидетельствуют о том, что конечным продуктом является, в основном, диборид титана, а отклонение по содержанию ПС сопоставимо с количеством примесей в исходном продукте и находится в пределах ошибки измерения. Это может свидетельствовать о том, что полнота горения обеспечивается, практически, при любой величине потока ХА, то есть, при любой скорости горения прокатанной пластины 10 (вплоть до загасания). Кроме того, загасание ТВЭ свидетельствует о том, что условия охлаждения ПС соответствуют условиям, реализуемым при исследовании структурной макрокинетики путем "закалки" горящего образца, где скорость загасания образцов составляет 103-104 см/сек. Поэтому можно считать, что модельный проточный реактор фиг. 3 может быть использован для исследования процесса структурообразования продуктов синтеза.As follows from FIG. 4, with intensive heat removal, the grain size is visible even visually. Nevertheless, the results of chemical analysis indicate that the final product is mainly titanium diboride, and the deviation in the PS content is comparable with the amount of impurities in the initial product and is within the measurement error. This may indicate that the completeness of combustion is ensured, practically, at any value of the flux XA, that is, at any burning rate of the rolled plate 10 (up to extinction). In addition, the extinction of the fuel cells indicates that the cooling conditions of the PS correspond to the conditions realized in the study of structural macrokinetics by "quenching" of the burning sample, where the extinction rate of the samples is 10 3 -10 4 cm / sec. Therefore, it can be considered that the model flow reactor of FIG. 3 can be used to study the process of structure formation of synthesis products.

Результаты проведенных исследований по оценке полноты горения подтвердили возможность синтеза тугоплавких соединений не только в режиме последовательного действия, но также в режиме параллельного действия, в том числе, на отдельных тонких пластинах, что расширяет границы исследований и применения интенсивных технологий СВС.The results of studies on the assessment of the combustion completeness confirmed the possibility of synthesizing refractory compounds not only in sequential mode, but also in parallel mode, including on individual thin plates, which expands the boundaries of research and the application of intensive SHS technologies.

Таким образом, предложенное решение в условиях описываемых примеров подтверждает возможность изготовления порошковых тугоплавких СВС-соединений с непрерывным производственным циклом.Thus, the proposed solution under the conditions of the described examples confirms the possibility of manufacturing powder refractory SHS compounds with a continuous production cycle.

Использование технического решения позволит обеспечить возможность создания автоматизированного производства по изготовлению порошковых тугоплавких соединений в режиме непрерывного горения и сократить временя технологического процесса.The use of a technical solution will make it possible to create an automated production facility for the production of powder refractory compounds in continuous burning mode and reduce the time of the technological process.

Список литературыBibliography

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. A.Г. Мержанова, Черноголовка, 1975, с. 136-141.1. V.K. Prokudina, V.I. Ratnikov, V.M. Maslov, I.P. Borovinskaya, A.G. Merzhanov, F.I. Dubovitsky. Titanium carbide technology. In: Combustion processes in chemical technology and metallurgy. Ed. A.G. Merzhanova, Chernogolovka, 1975, p. 136-141.

2. Измельчение карбида титана в шаровых мельницах / В.М. Бунин, B.И. Торбов, В.М. Маслов, Л.Ф. Микулинская // Исследование твердых сплавов: Тематический сборник научных трудов. - М., Металлургия, 1991, - с. 92-97.2. Grinding titanium carbide in ball mills / V.M. Bunin, B.I. Torbov, V.M. Maslov, L.F. Mikulinskaya // Research of hard alloys: Thematic collection of scientific papers. - M., Metallurgy, 1991, - p. 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. 70-121.3. A.G. Merzhanov. Self-propagating high-temperature synthesis and powder metallurgy: unity of purpose and competition of principles. In the book. Combustion processes and synthesis of materials. Ed. V.T. Teleps, A.V. Khachoyan. Chernogolovka, publishing house ISMAN, 1998, p. 70-121.

4. А.Г. Мержанов. Проблемы технологического горения. В сб: Процессы горения в химической технологии и металлургии. Под ред. А.Г. Мержанова, Черноголовка, 1975.4. A.G. Merzhanov. Problems of technological combustion. In Sat: Combustion processes in chemical technology and metallurgy. Ed. A.G. Merzhanova, Chernogolovka, 1975.

Claims (5)

1. Линия для изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС, содержащая 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, отличающаяся тем, что реактор для проведения СВС в полосе из шихты для СВС выполнен с возможностью движения внутри него полосы и в виде прямоугольного открытого с двух противоположных торцов двустенного контейнера, наружные стенки которого образуют корпус и снабжены штуцером для подачи в реактор проточного газообразного хладагента навстречу распространению фронта горения, а внутренние стенки выполнены перфорированными и образуют реакционный стакан, при этом воспламеняющее устройство оснащено датчиком пламени и размещено на входе в реактор для проведения СВС с обеспечением непрерывного горения полосы из шихты для СВС, причем устройство для измельчения полосы тугоплавких продуктов СВС выполнено в виде валкового измельчающего стана с по меньшей мере двумя валками.1. A line for the manufacture of powder refractory products of SHS, containing a device for preparing a mixture for SHS by mixing reagents, a rolling mill for manufacturing a profile billet in the form of a strip from a charge for SHS, a reactor for conducting SHS in a strip of a charge for SHS with an igniting device and A device for grinding the SHS refractory product strip obtained in the reactor, characterized in that the reactor for conducting SHS in the SHS charge strip is configured to move the strip inside it and in the form of a double-walled container, open from two opposite ends, whose outer walls form a body and are equipped with a fitting for supplying a flowing gaseous refrigerant to the reactor towards the propagation of the combustion front, and the inner walls are perforated and form a reaction cup, while the ignition device is equipped with a flame sensor and placed at the inlet to the reactor for conducting SHS with ensuring continuous burning of the strip from the mixture for SHS, moreover, a device for grinding the refractory strip All SHS products are made in the form of a roll grinding mill with at least two rolls. 2. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что по крайней мере один из валков валкового измельчающего стана выполнен с возможностью изменения скорости его вращения.2. The line according to claim 1, characterized in that at least one of the rolls of the roll grinding mill is configured to change its rotation speed. 3. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что на одном из валков валкового прокатного стана выполнены пересекающиеся проточки или выступы.3. The line according to claim 1, characterized in that intersecting grooves or protrusions are made on one of the rolls of the roll mill. 4. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что по крайней мере один из валков валкового прокатного стана выполнен с возможностью изменения скорости его вращения.4. The line according to claim 1, characterized in that at least one of the rolls of the roll mill is configured to change its rotation speed. 5. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что воспламеняющее устройство содержит емкость для воспламеняющего состава и подключенное к ней при помощи клапанов дозирующее устройство.5. The line according to claim 1, characterized in that the ignition device comprises a container for the ignition composition and a metering device connected to it by means of valves.
RU2017123781A 2017-07-06 2017-07-06 Line for the shs powder refractory products manufacturing RU2665669C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123781A RU2665669C1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Line for the shs powder refractory products manufacturing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123781A RU2665669C1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Line for the shs powder refractory products manufacturing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2665669C1 true RU2665669C1 (en) 2018-09-03

Family

ID=63459870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017123781A RU2665669C1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Line for the shs powder refractory products manufacturing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665669C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2054376C1 (en) * 1991-05-16 1996-02-20 Институт структурной макрокинетики РАН Method for production of high-melting inorganic compounds under conditions of burning
RU2069175C1 (en) * 1991-05-16 1996-11-20 Институт структурной макрокинетики РАН Method of preparing refractory inorganic compounds under burning condition
RU2163180C1 (en) * 2000-02-28 2001-02-20 Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" Method of producing refractory powder products
WO2004028726A1 (en) * 2002-09-25 2004-04-08 University Of Rochester Method and apparatus for the manufacture of high temperature materials by combustion synthesis and semi-solid forming
RU2277031C2 (en) * 2004-06-04 2006-05-27 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук Method for producing non-organic materials at burning mode

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2054376C1 (en) * 1991-05-16 1996-02-20 Институт структурной макрокинетики РАН Method for production of high-melting inorganic compounds under conditions of burning
RU2069175C1 (en) * 1991-05-16 1996-11-20 Институт структурной макрокинетики РАН Method of preparing refractory inorganic compounds under burning condition
RU2163180C1 (en) * 2000-02-28 2001-02-20 Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" Method of producing refractory powder products
WO2004028726A1 (en) * 2002-09-25 2004-04-08 University Of Rochester Method and apparatus for the manufacture of high temperature materials by combustion synthesis and semi-solid forming
RU2277031C2 (en) * 2004-06-04 2006-05-27 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук Method for producing non-organic materials at burning mode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10543491B2 (en) Multi-stage suspension magnetizing roasting-magnetic separation system device and method for refractory iron ore
CN101300366B (en) Method for producing sintered ore and sintering machine therefor
US20100037728A1 (en) Method for reducing chromium containing raw material
CN109020265A (en) A kind of air high temperature preheating technique raising light-calcined magnesite product high yield method
RU2665669C1 (en) Line for the shs powder refractory products manufacturing
DD250136A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR PREVENTING FEEDING MATERIALS FOR CONTINUOUS MANUFACTURE OF STEEL
EP2851435A1 (en) Method for charging starting material into blast furnace
CN105506295A (en) Combined As removing and purifying method
DE102014115325A1 (en) Process and composition for the production of ferromanganese, in particular low carbon ferromanganese
US11549159B2 (en) Method of operating a sinter plant
RU2666389C1 (en) Method of manufacture of powder refractory products of shs
RU185621U1 (en) Roller reactor for the synthesis of refractory compounds in continuous combustion
US865658A (en) Method of sintering ores
RU2665852C1 (en) Method of manufacturing powder refractory products shs and the equipment set for its implementation
RU2648732C1 (en) Method for calcining solid fuel in rotating kiln (options)
CN103303922B (en) Calcium carbide production method, the system for producing calcium carbide for the method
JP5817156B2 (en) Method for agglomerating powdery material containing iron and moisture
CN100455679C (en) Method for drying molding containing oxidized metal, method for reducing oxidized metal and rotary hearty type metal reduction furnace
US2605179A (en) Fused ore agglomerates
TWI842462B (en) Sintered ore production method
CN104120330A (en) Blocking method for vanadium nitride powder
RU2035425C1 (en) Method for burning cement clinker
US2654669A (en) Method of reducing iron oxides
US1819164A (en) Method of producing pyrophoric iron
US2939782A (en) Metallurgical refining process

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200707