RU2665852C1 - Method of manufacturing powder refractory products shs and the equipment set for its implementation - Google Patents

Method of manufacturing powder refractory products shs and the equipment set for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2665852C1
RU2665852C1 RU2017123780A RU2017123780A RU2665852C1 RU 2665852 C1 RU2665852 C1 RU 2665852C1 RU 2017123780 A RU2017123780 A RU 2017123780A RU 2017123780 A RU2017123780 A RU 2017123780A RU 2665852 C1 RU2665852 C1 RU 2665852C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shs
reactors
products
grinding
rolling mill
Prior art date
Application number
RU2017123780A
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 RU2017123780A priority Critical patent/RU2665852C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2665852C1 publication Critical patent/RU2665852C1/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
    • 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
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the SHS powder refractory products manufacturing. Method comprises the SHS charge preparation, the densified profiled strip from the SHS charge preparation for its passing through the rolling mill, performance of the produced profiled strip SHS in the reactors to obtain the SHS refractory products, grinding of the obtained SHS refractory products. Before the SHS conducting, the resulting profiled strip is broken into pieces in the placed at the rolling mill exit receiving and distribution adapter, and made with sleeves for the pieces alternate feeding through each of them to the reactors. SHS is conducted in reactors with the chemical igniter, the obtained SHS refractory products are cooled in the reactors by their blowing with the cooling gas from the reactor lower end, and the obtained SHS refractory products grinding is conducted in the rolling mill. SHS powder refractory products manufacturing device is also proposed.
EFFECT: enabling the powder refractory products automated production in the continuous process cycle.
6 cl, 2 dwg, 7 ex

Description

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

Наиболее эффективно они могут быть использованы для создания автоматизированных предприятий по изготовлению порошковых тугоплавких СВС-продуктов.Most effectively, they can be used to create automated enterprises for the production of powder refractory SHS products.

Известен традиционный способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов, включающий следующие операции: смешение шихты; компактирование (таблетирование) заготовок, загрузка заготовок в реактор, инициирование процесса СВС электроспиралью; охлаждение ПС; измельчение ПС до рабочего (порошкового) состояния в шаровой мельнице [1, 2].A known traditional method of manufacturing powder refractory products, including the following operations: mixing the mixture; compacting (pelletizing) of the blanks, loading the blanks into the reactor, initiating the SHS process with an electric spiral; PS cooling; grinding PS to a working (powder) state in a ball mill [1, 2].

Недостаток способа заключается в том, что, несмотря на кратковременность процесса синтеза, который продолжается всего несколько секунд, общее время производства порошковых тугоплавких продуктов может составить десятки часов. Это связано с длительностью подготовительных, промежуточных и концевых операций. В частности, скорость остывания ПС может составить 10-4-10-3 град/сек) [3], в результате чего время охлаждения даже небольшого реактора для синтеза 2,5 кг продукта составляет ~ 2 часов и он может быть запущен всего два раза в смену (при времени синтеза в несколько секунд) [1]. Кроме того, инициирование процесса СВС электроспиралью усложняет технологический процесс, так как в случае отказа воспламенения необходима разборка реактора для ее замены.The disadvantage of this method is that, despite the short duration of the synthesis process, which lasts only a few seconds, the total production time of powder 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 which the cooling time of even a small reactor for the synthesis of 2.5 kg of product is ~ 2 hours and it can be run only two times per shift (with a synthesis time of several seconds) [1]. In addition, the initiation of the SHS process by an electric spiral complicates the technological process, since in case of ignition failure, the reactor must be disassembled to replace it.

Поэтому основной проблемой в данном направлении является отсутствие разработок технологического процесса для автоматизированного изготовления порошковых СВС-продуктов с непрерывным производственным циклом. Несмотря на то, что это является проблемой в течение нескольких десятков лет, практически не рассматривалась даже концепция создания такого производства. В качестве возможного варианта, обеспечивающего повышение цикличности операций «загрузка шихты -выгрузка продуктов синтеза» (без изменения времени осуществления операций охлаждения и измельчения ПС была предложена установка "карусельного" типа, состоящая из нескольких (двенадцати) реакторов, в которой загрузка шихты осуществляется в первом реакторе, а выгрузка продуктов синтеза - в последнем реакторе [2]. Реакторы, работа которых осуществлялась на промежуточных этапах (от второго до одиннадцатого) находятся на холостом ходу, так как на них, практически, осуществляется одна и та же операция - охлаждение продуктов синтеза. Кроме того, реактор не может быть запущен повторно в случае отказа воспламенения электроспиралью, так как для замены ее необходимо осуществить разборку и повторную сборку реактора.Therefore, the main problem in this direction is the lack of technological process development for the automated manufacture of SHS powder products with a continuous production cycle. Despite the fact that this has been a problem for several decades, even the concept of creating such a production was hardly considered. As a possible option, providing an increase in the cyclicality of the operations “charge loading - unloading synthesis products” (without changing the time for cooling and grinding PS), a “rotary” type installation was proposed, consisting of several (twelve) reactors, in which the charge is loaded in the first the reactor, and the unloading of the synthesis products is in the last reactor [2]. Reactors whose work was carried out at intermediate stages (from the second to the eleventh) are idling, since at in practice, they carry out the same operation — cooling the synthesis products. In addition, the reactor cannot be restarted in the event of ignition failure by an electric coil, since it is necessary to disassemble and reassemble the reactor to replace it.

Известны также усовершенствованные способы и виды оборудования, обеспечивающие сокращение продолжительности технологических операций (теплогенерирующий реактор, работа которого основана на охлаждении продуктов синтеза газообразным хладагентом (азотом), продуваемым через сквозные каналы в них [4], химическое воспламенение шихты путем подачи на нее жидкого или газообразного фтористого окислителя, изготовление прокаткой плоских и профилированных уплотненных полос (заготовок), изготовление тонких профилированных полос, измельчение продуктов синтеза (ПС) прокаткой [5].Also known are improved methods and types of equipment that reduce the duration of technological operations (a heat generating reactor, the operation of which is based on cooling the synthesis products with gaseous refrigerant (nitrogen), blown through the through channels into them [4], chemical ignition of the charge by feeding it liquid or gaseous oxidizing fluoride, manufacturing by rolling flat and shaped compacted strips (blanks), manufacturing of thin profiled strips, grinding ucts synthesis (SS) rolling [5].

Анализ способов и устройств для осуществления процесса изготовления тугоплавких порошковых продуктов методом СВС с непрерывным производственным циклом не выявлено.An analysis of the methods and devices for the implementation of the manufacturing process of refractory powder products by the SHS method with a continuous production cycle has not been identified.

На сегодняшний день выявлено, что проблемой при создании автоматизированных производств по изготовлению порошковых тугоплавких продуктов методом СВС, является длительность технологического процесса синтеза тугоплавких продуктов.To date, it has been revealed that the problem in creating automated production of powder refractory products by the SHS method is the duration of the process for the synthesis of refractory products.

Технический результат от использования предлагаемого решения заключается в объединении разрозненных дискретных технологических операций в единый технологический процесс (синхронизация операций между собой), обеспечивающий возможность создания автоматизированного производства по изготовлению порошковых тугоплавких соединений с непрерывным технологическим циклом.The technical result from the use of the proposed solution is to combine disparate discrete technological operations into a single technological process (synchronization of operations among themselves), which makes it possible to create an automated production facility for manufacturing powder refractory compounds with a continuous technological cycle.

Это достигается тем, чтоThis is achieved by the fact that

способ изготовления порошковых тугоплавких соединений в режиме непрерывного производственного цикла, заключается в осуществлении операций смешения СВС-шихты, загрузки ее в бункер прокатного стана, образования в прокатном стане уплотненной полосы, подачи ее в прямоугольный приемно-распределительный двухрукавный переходник и последующей поочередной подачи через рукава переходника разломанной на куски полосы из СВС-шихты в каждый из двух подвижных теплогенерирующих реакторов (ТГР), транспортирования ТГР после его заполнения от прокатного стана на участок химического воспламенения кусков СВС-шихты в реакторе, охлаждения образующихся ПС путем продувки охлаждающего газа (азота) со стороны нижнего торца ТГР и последующей передаче продуктов синтеза к валковому стану для их измельчения.A method of manufacturing powder refractory compounds in a continuous production cycle consists of mixing the SHS mixture, loading it into the hopper of the rolling mill, forming a compacted strip in the rolling mill, feeding it into a rectangular receiving and distributing two-sleeve adapter and subsequent alternating feeding through the adapter sleeves broken into pieces strips from the SHS-charge into each of the two mobile heat-generating reactors (TGR), transporting the TGR after filling it from rolling mill to the site of chemical ignition of pieces of SHS-charge in the reactor, cooling the resulting PS by blowing cooling gas (nitrogen) from the side of the lower end of the TGR and subsequent transfer of the synthesis products to the roll mill for grinding.

а также тем, что,as well as the fact that,

комплект оборудования для изготовления порошковых тугоплавких соединений в режиме непрерывного производственного цикла, включающий бункер для засыпки СВС-шихты, валковый прокатный стан для уплотнения полосы из СВС-реагентов, размещенный на выходе из валков прямоугольный приемно-распределительной переходник, не менее трех подвижных теплогенерирующих реакторов (ТГР), два из которых размещены под каждым рукавом приемно-распределительного переходника, химическое воспламеняющее устройство, при этом внутри приемно-распределительного переходника перед входом в рукава размешена поворотная заслонка для поочередного перекрытия каждого из рукавов переходника, а в донной части ТГР размещена перфорированная перегородка, отделяющая внутреннюю его полость от генератора с охлаждающим газом (азотом) при помощи штуцера, размещенного на корпусе ТГР, и соединенного с ним трубопровода.a set of equipment for the manufacture of powder refractory compounds in a continuous production cycle, including a hopper for filling the SHS charge, a rolling mill for sealing strips of SHS reagents, a rectangular receiving and distributing adapter located at the exit from the rolls, at least three movable heat-generating reactors ( TGR), two of which are placed under each sleeve of the receiving and distribution adapter, a chemical igniter, while inside the receiving and distribution at the entrance to the adapter, a rotary damper is placed for alternately blocking each of the adapter sleeves, and a perforated partition is placed in the bottom of the TGR separating its internal cavity from the generator with cooling gas (nitrogen) by means of a fitting placed on the TGR case and connected to it the pipeline.

В значительном количестве случаев генератор (баллон) охлаждающего газа в комплекте оборудования содержит двухрежимное устройство для регулирования массы охлаждающего азота в пределах 0,01М<G<1М, где G-расход охлаждающего газа (кг/сек) М - масса СВС-продуктов в ТГР. Расход азота, равный 0,01 кг/сек осуществляется для удаления из реактора воздуха перед воспламенением шихты. Расход, равный 1М осуществляется при охлаждении ПС.In a significant number of cases, the cooling gas generator (cylinder) in the set of equipment contains a dual-mode device for regulating the mass of cooling nitrogen within 0.01 M <G <1 M, where G is the flow rate of cooling gas (kg / s) M is the mass of SHS products in the TGR . A nitrogen flow rate of 0.01 kg / s is carried out to remove air from the reactor before igniting the charge. Consumption equal to 1M is carried out during cooling of the PS.

В большинстве случаев в качестве химического воспламеняющего вещества (ВХР) используют трифторид хлора или трифторид брома;In most cases, chlorine trifluoride or bromine trifluoride is used as a chemical flammable substance (BCH);

В тех случаях, когда необходимо разместить ПС (в виде кусков с необходимыми габаритами) в загрузочный бункер перед подачей на валки измельчающего стана, на одном из валков прокатного стана выполнены пересекающиеся выступы, например, по окружности и вдоль оси валков.In cases where it is necessary to place the PS (in the form of pieces with the required dimensions) in the loading hopper before feeding the rolls of the grinding mill, intersecting protrusions are made on one of the rolls of the rolling mill, for example, around the circumference and along the axis of the rolls.

Для завершения процесса изготовления порошковых СВС-продуктов в режиме непрерывного производства в тех случаях в качестве измельчающего устройства используют валковый стан.To complete the manufacturing process of SHS powder products in the continuous production mode, in those cases, a roll mill is used as a grinding device.

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.

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:

- применение прокатного стана для уплотнения СВС-шихты является начальной операцией, обеспечивающей возможность создания технологического процесса синтеза порошковых тугоплавких соединений в режиме непрерывного производственного цикла;- the use of a rolling mill for compaction of the SHS charge is the initial operation, which provides the possibility of creating a technological process for the synthesis of powder refractory compounds in a continuous production cycle;

- размещение на выходе из валков двухрукавного приемно-распределительного переходника с поворотной заслонки обеспечивают поочередного заполнения реакторов уплотненными кусками СВС-шихты и последующий синтез в них порошковых тугоплавких соединений;- placement at the exit from the rolls of a two-sleeve receiving and distribution adapter with a rotary damper provide alternate filling of the reactors with compacted pieces of SHS-mixture and subsequent synthesis of powder refractory compounds in them;

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

- выполнение на одном из валков пересекающихся проточек или выступов обеспечивает разламывание полосы внутри приемно-распределительного переходника и получение кусков шихты с необходимыми габаритами.- the implementation on one of the rolls of intersecting grooves or protrusions ensures breaking of the strip inside the receiving and distribution adapter and obtaining pieces of the charge with the required dimensions.

- применение валкового страна для измельчения продуктов синтеза завершает непрерывный технологический процесс изготовления порошковых продуктов.- the application of the roll country for grinding synthesis products completes the continuous technological process of manufacturing powder products.

Сущность изобретения иллюстрируются детальным описанием примера его осуществления и конструктивной схемой измельчаемого валкового стана с охлаждаемыми валками, где:The invention is illustrated by a detailed description of an example of its implementation and the structural diagram of the crushed roll mill with cooled rolls, where:

- на фиг. 1 представлены расчетные кривые изменения температур азота (а-д) и наполнителя (а11) в выходном сечении реактора с набором ТВЭЛ массой 5 кг при расходе азота 5 кг/сек [4];- in FIG. 1 shows the calculated curves of changes in the temperatures of nitrogen (a-d) and filler (a 1 -d 1 ) in the outlet section of a reactor with a set of fuel elements with a mass of 5 kg and a nitrogen flow rate of 5 kg / s [4];

на фиг. 2 представлена схема осуществления технологических операций синтеза порошковых тугоплавких соединений с непрерывным производственным циклом и применяемого для этого комплектом оборудования.in FIG. 2 is a flow chart of the synthesis of powder refractory compounds with a continuous production cycle and a set of equipment used for this.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 adopted the following notation:

а-а1-r=1,25 мм; б-б1-r=2,5 мм; в-в1-r=5,0 мм; г-г1-r=7,5 мм; д-д1-r=10,0 мм.aa 1 -r = 1.25 mm; bb 1 -r = 2.5 mm; in-in 1 -r = 5.0 mm; g- 1 -r = 7.5 mm; dd 1 -r = 10.0 mm

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 2 adopted the following notation:

1 - бункер для загрузки шихты СВС из смеси компонентов титан + бор; 2 - шихта СВС; 3 - валки прокатного стана; 4 - прокатанная полоса из шихты СВС; 5 - двухрукавный приемно-распределительный переходник; 6 - заслонка; 7 - корпус ТГР; 8 - стакан с перфорированным дном; 9 - крышка; 10 - воспламеняющее устройство; 11 - штуцер для подачи охлаждающего газа (азота); 12 - транспортировочная тележка; 13 - выходной штуцер (сопло); 14 - трубопровод для подачи азота; 15 - регулятор расхода азота; 16 - газопровод для подачи ВХР; 17 - микроконтейнер с ВХР; 18 - дозатор газообразного ВХР; 19 - дозатор жидкого ВХР; 20 - баллон с азотом; 21 - дозатор азота; А - ТГР, заполненный кусками СВС-шихты и транспортированный в отсек (бокс) для проведения синтеза; Б - ТГР, заполняемый кусками СВС-шихты; В - ТГР, размещенный под правым рукавом переходника после удаления ТГР А.1 - a hopper for loading the SHS mixture from a mixture of titanium + boron components; 2 - mixture SHS; 3 - rolls of a rolling mill; 4 - laminated strip of SHS charge; 5 - two-sleeve receiving and distribution adapter; 6 - shutter; 7 - TGR case; 8 - a glass with a perforated bottom; 9 - a cover; 10 - flammable device; 11 - fitting for supplying a cooling gas (nitrogen); 12 - transportation trolley; 13 - output fitting (nozzle); 14 - pipeline for supplying nitrogen; 15 - nitrogen flow regulator; 16 - gas pipeline for supplying water chemistry; 17 - microcontainer with VHR; 18 - gaseous water chemistry dispenser; 19 - dispenser liquid VHR; 20 - a cylinder with nitrogen; 21 - nitrogen dispenser; A - TGR, filled with pieces of SHS-charge and transported to the compartment (box) for synthesis; B - TGR, filled with pieces of SHS-mixture; B - TGR, located under the right sleeve of the adapter after removing TGR A.

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:

В исходном состоянии ТГР А размещен под правым рукавом переходника 5, а ТГР Б - под левым рукавом. Заслонка 6 повернута налево, что обеспечило перекрытие проходного сечения левого рукава и открытие его на правом рукаве.In the initial state, the TGR A is located under the right sleeve of the adapter 5, and the TGR B is under the left sleeve. Damper 6 is turned to the left, which ensured the overlap of the passage section of the left sleeve and its opening on the right sleeve.

Смешанная шихта 2, размещенная в бункере 1, подается самотеком в валки 3 стана, уплотняется в профилированную полосу 4, которая подается в двухрукавный приемно-распределительный переходник 5. Затем, при упоре в заслонку 6, полоса 4 разламывается на куски и заполняет стакан 8 с перфорированным дном, после заполнения стакана 8 осуществляют поворачивание заслонки 6 направо, при этом открывается проходное сечение левого рукава полоса 4 начинает заполнять ТГР Б, аналогично ТГР А. Заполненный корпус 7 со стаканом 8 закрывают крышкой 9 и транспортируют его на тележке 12 в отсек (бокс) для осуществления процесса синтеза тугоплавкого продукта, а ТГР В размещают под правым рукавом переходника 5.The mixed charge 2, placed in the hopper 1, is fed by gravity to the rolls 3 of the mill, compacted into a profiled strip 4, which is fed into the two-sleeve receiving and distribution adapter 5. Then, when it stops against the shutter 6, the strip 4 breaks into pieces and fills the glass 8 s perforated bottom, after filling the glass 8, the shutter 6 is turned to the right, while the passage section of the left sleeve is opened, the strip 4 begins to fill the TGR B, similar to the TGR A. The filled case 7 with the glass 8 is closed with a lid 9 and transported th on the carriage 12 into the compartment (box) for the refractory product of the synthesis process, and TWG in place under the right adapter sleeve 5.

После размещения ТГР А в боксе осуществляют подсоединение при помощи трубопровода 14 к штуцеру 11 и к регулятору расхода охлаждающего газа 15 (азота), размещенного на баллоне 20. При помощи газопровода 16 соединяют воспламеняющее устройство 10 с дозатором 18 при использовании в качестве ВХР ClF3. При использовании в качестве ВХР BrF3 газопровод подсоединяют к дозатору 19. Подачу порции BrF3 осуществляют за счет импульсной подачи азота из дозатора 21 со стороны левого торца дозатора 19. Затем открывают баллон с азотом 20 и осуществляют через штуцер 11 продувку азотом внутренней полости ТГР А с расходом 0,01М (для удаления воздуха). После удаления воздуха открывают дозатор 18 и через газопровод 16 подают (самотеком) ClF3 в воспламеняющее устройство 10, а затем на поверхность шихты в ТГР А и воспламеняют ее. Подачу ClF3 осуществляют самотеком, за счет действия давления насыщенного пара (Рнп=1107 мм рт.ст.). После окончания процесса синтеза (несколько секунд,) переключают регулятор 15 на расход газа, равный G=1М и охлаждают ПС (также несколько секунд). Переключение регулятора 15 можно так же осуществлять одновременно (или с некоторым опережением) с подачей ClF3. В этом случае операции синтеза и охлаждения совмещаются по времени.After the TGR A is placed in the box, they are connected by means of a pipe 14 to the fitting 11 and to a cooling gas flow regulator 15 (nitrogen) placed on the cylinder 20. By means of a gas pipe 16, an ignition device 10 is connected to a dispenser 18 when using ClF 3 as a VCR. When using BrF 3 as a VCR, the gas pipeline is connected to the dispenser 19. A portion of BrF 3 is supplied by means of a pulsed nitrogen supply from the dispenser 21 from the side of the left end of the dispenser 19. Then, the nitrogen cylinder 20 is opened and the internal cavity of TGR A is purged with nitrogen 11 with a flow rate of 0.01 M (to remove air). After removing the air, the dispenser 18 is opened and ClF 3 is fed (by gravity) through the gas line 16 to the ignition device 10, and then to the charge surface in the TGR A and ignite it. The supply of ClF 3 is carried out by gravity, due to the action of the saturated vapor pressure (P np = 1107 mm Hg). After the end of the synthesis process (several seconds,) switch the regulator 15 to the gas flow equal to G = 1M and cool the PS (also a few seconds). Switching of the controller 15 can also be carried out simultaneously (or with a certain lead) with the supply of ClF 3 . In this case, the synthesis and cooling operations are combined in time.

После окончания синтеза и охлаждения ПС осуществляют удаление и измельчение ПС для дальнейшего использования и подготавливают ТГР к следующему циклу синтеза тугоплавкого продукта.After the synthesis and cooling of the PS are completed, the PS is removed and ground for further use and the TGR is prepared for the next synthesis cycle of the refractory product.

Работа ТГР Б и ТГР В осуществляют аналогично работе ТГР А.The work of TGR B and TGR B is carried out similarly to the work of TGR A.

Результаты испытанийTest results

Пример 1. Проведен термодинамический расчет процесса охлаждения диборида титана (исходная температура 3190 К) массой 5 кг, размещенного в реакторе диаметром 230 мм и длиной 120 мм с расходом охлаждающего газа (азот) 5 кг/сек [4].Example 1. A thermodynamic calculation of the cooling process of titanium diboride (initial temperature 3190 K) with a mass of 5 kg placed in a reactor with a diameter of 230 mm and a length of 120 mm with a flow rate of cooling gas (nitrogen) of 5 kg / s was carried out [4].

Результаты термодинамического расчета, проведенного с представлением ПС из диборида титана в виде раскаленных эквивалентных шаров (тепловыделяющих элементов - ТВЭЛ) радиусом r (равным 3V/S, где V и S - объем и площадь реального ТВЭЛ), показали, что общая теплопередача от ТВЭЛ к охлаждающему хладагенту (азоту) за период его остывания до ~ 500 К (~ 200 С) составляет около 80% тепла, содержащегося в ТВЭЛ перед началом продувки. Дальнейшая продувка азота приводит к незначительному изменению интенсивности охлаждения. Поэтому данную температуру можно принять в качестве температуры выгрузки ПС из реактора. Кроме того, как показали результаты термодинамического расчета, целесообразно использовать ТВЭЛы с расчетным радиусом до 3 мм, так как при увеличении r время охлаждения ПС существенно увеличивается.The results of a thermodynamic calculation performed with the representation of titanium diboride substrates in the form of glowing equivalent balls (fuel elements - fuel elements) with a radius r (equal to 3V / S, where V and S are the volume and area of a real fuel element), showed that the total heat transfer from the fuel element to the cooling refrigerant (nitrogen) during its cooling period to ~ 500 K (~ 200 C) is about 80% of the heat contained in the fuel rod before starting to purge. Further purging of nitrogen leads to a slight change in the cooling rate. Therefore, this temperature can be taken as the temperature of the discharge of PS from the reactor. In addition, as the results of the thermodynamic calculation showed, it is advisable to use fuel rods with a calculated radius of up to 3 mm, since with increasing r, the cooling time of the PS significantly increases.

Пример 2.Example 2

Осуществили моделирование процесса охлаждения ПС прокатанной толстой (4-6 мм) полосы из смеси титана и бора. При проведении испытаний прокатанную полосу разломили вручную на куски габаритами ~ 4×4×10 мм (расчетное значение r составляет ~ 3 мм), и разместили их в камере модельного реактора диаметром 60 мм. Общая масса заряда (кусков прокатанной полосы) составила 0,1 кг. После размещения заряда в модельной камере осуществили подачу азота с расходом 0,1 кг/сек со стороны нижнего торца и воспламенение заряда со стороны верхнего его торца. Подачу азота осуществляли в течение 6 сек. Визуальный контроль извлеченного ПС показал, что синтезированные куски слабо спеклись между собой, при этом зазоры между кусками, через которые продувался азот, сохранились. После этого охлажденные, частично спекшиеся между собой, куски продуктов синтеза отделили друг от друга путем подпрессовки, затем измельчили в валковом стане мельнице и передали для рассеивания по фракциям. В случае необходимости, проходное сечение между кусками уплотненной шихты в заряде, может быть увеличено путем прокатки профильной полосы, при этом, конфигурация профиля может быть практически любой, доступный прокатке, например, в виде "гофров".We simulated the cooling process of PS of a rolled thick (4-6 mm) strip of a mixture of titanium and boron. During testing, the rolled strip was manually broken into pieces with dimensions of ~ 4 × 4 × 10 mm (the calculated value of r is ~ 3 mm) and placed in a chamber of a model reactor with a diameter of 60 mm. The total mass of the charge (pieces of the rolled strip) was 0.1 kg. After placing the charge in the model chamber, nitrogen was supplied with a flow rate of 0.1 kg / s from the side of the lower end and ignition of the charge from the side of its upper end. Nitrogen was supplied for 6 sec. Visual control of the extracted PS showed that the synthesized pieces weakly sintered among themselves, while the gaps between the pieces through which nitrogen was purged were preserved. After that, chilled, partially sintered, pieces of the synthesis products were separated from each other by pre-pressing, then crushed in a mill mill and transferred to dispersion into fractions. If necessary, the cross-sectional area between the pieces of the compacted charge in the charge can be increased by rolling the profile strip, while the profile configuration can be practically any available to rolling, for example, in the form of "corrugations".

Пример 3.Example 3

Провели испытания по определению расхода газообразного ВХР, обеспечивающего воспламенение кусков шихты из смесей Ti+2B, Ti+C. При проведении испытаний куски шихты разместили на поддоне и подали (самотеком, за счет давления насыщенного пара) через капиллярный патрубок ClF3 из дозирующего устройства на поверхность кусков. Результаты испытаний показали, что при контактировании патрубка с поверхностью шихты воспламенение осуществили при расходе ClF3, равном 1-1,3 мг. При удалении патрубка на 10 мм воспламенение осуществили при расходе ClF3 массой 10 мг.We conducted tests to determine the flow rate of gaseous water chemistry, which provides ignition of the pieces of the mixture from mixtures of Ti + 2B, Ti + C. During testing, the pieces of the mixture were placed on a pallet and fed (by gravity, due to the pressure of saturated steam) through the capillary pipe ClF 3 from the metering device to the surface of the pieces. The test results showed that when the nozzle was in contact with the charge surface, ignition was carried out at a ClF 3 flow rate of 1-1.3 mg. When removing the nozzle by 10 mm, ignition was carried out at a flow rate of ClF 3 weighing 10 mg.

Пример 4.Example 4

Провели испытания по оценке эффективности химического воспламенения шихты титан + бор, титан + углерод (по примеру 2) при использовании жидкого BrF3. Воспламенение шихты осуществлено при подаче из пипетки одной капли BrF3 массой ~ 0,1 г 10 мг.Tested to evaluate the effectiveness of chemical ignition of the charge titanium + boron, titanium + carbon (according to example 2) using liquid BrF 3 . The charge was ignited by feeding one drop of BrF 3 from a pipette weighing ~ 0.1 g 10 mg.

Таким образом, предложенное научно-техническое решение в условиях описываемых примеров обеспечивает решение описанных проблем по осуществлению синтеза тугоплавких СВС-продуктов в режиме непрерывного производственного цикла и других преимуществ, подтверждающих возможность их изготовления в режиме непрерывного горения.Thus, the proposed scientific and technical solution under the conditions of the described examples provides a solution to the described problems in the synthesis of refractory SHS products in a continuous production cycle and other advantages confirming the possibility of their manufacture in continuous burning.

Пример 5.Example 5

Провели сравнительные испытания по измельчению 2 кг TiB2 до размера 40 мкм в шаровой мельнице и путем прокатки. Время измельчения Время ПС путем прокатки составило 0,2 часа, в то время как время измельчения в шаровой мельнице составило 2,8 часа, то есть, интенсивность измельчения ПС путем прокатки увеличилась в 14 раз.Comparative tests were conducted to grind 2 kg of TiB 2 to a size of 40 μm in a ball mill and by rolling. Grinding time The time of PS by rolling was 0.2 hours, while the time of grinding in a ball mill was 2.8 hours, that is, the intensity of grinding of PS by rolling increased by 14 times.

Пример 6.Example 6

При повторном измельчении состава TiC+C3C2 прокаткой обеспечено увеличение количества мелкой фракции (<40 мкм) в 2 раза.When re-grinding the composition of TiC + C 3 C 2 by rolling, an increase in the amount of the fine fraction (<40 μm) by 2 times is ensured.

Таким образом, результаты термодинамического расчета и проведенных испытаний изобретения в условиях описываемых примеров обеспечили решение поставленной проблемы по разработке технологического процесса изготовления порошковых ПС в режиме непрерывного производственного цикла.Thus, the results of thermodynamic calculation and tests of the invention under the conditions of the described examples provided a solution to the problem of developing a technological process for the production of powder PS in the continuous production cycle.

Пример 7.Example 7

Провели сравнительные испытания по измельчению 2 кг состава AlN до 3 мкм в шаровой мельнице без предварительной прокатки и с предварительной прокаткой. Время измельчения составило 8 часов и 1 час, соответственно, то есть, время измельчения сократилось в 8 раз. Время измельчения состава AlN до 3 мкм в шаровой мельнице с предварительной прокаткой составило 1 час.Comparative tests were carried out to grind 2 kg of AlN to 3 μm in a ball mill without preliminary rolling and with preliminary rolling. The grinding time was 8 hours and 1 hour, respectively, that is, the grinding time was reduced by 8 times. The grinding time of the AlN composition to 3 μm in a ball mill with preliminary rolling was 1 hour.

ЛитератураLiterature

1. В.К. Прокудина, В.И. Ратников, В.М. Маслов, И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов, Ф.И. Дубовицкий. Технология карбида титана. В кн.: Процессы горения в химической технологии и металлургии. Под ред. А.Г. Мержанова. Черноголовка, 1975, с. 136-141.1. 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. Кукушкин Б.И. и др. Технологическая линия для производства методом СВС карбида титана. Отчет ОИХФ АН СССР, 1995. В кн. А.Г. Мержанов. Процессы горения и синтез материалов. Черноголовка, издательство ИСМАН, с. 361.2. Kukushkin B.I. et al. Technological line for the production of titanium carbide by the SHS method. Report of the Institute of Chemical Physics, Academy of Sciences of the USSR, 1995. In the book. A.G. Merzhanov. Combustion processes and synthesis of materials. Chernogolovka, ISMAN publishing house, p. 361.

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. S.M. Gaidar, V.D. Zhigarev, I/N/ Kravchenko, V.A. Ovchinnikov. Thermodynamic Calculations of the Cooling of the Product of Self - Propagating High-Temperature Synthesis in a Heat - Generating Reactor. POWDER METALLURGY TECHNOLOGIES.4. S.M. Gaidar, V.D. Zhigarev, I / N / Kravchenko, V.A. Ovchinnikov. Thermodynamic Calculations of the Cooling of the Product of Self - Propagating High-Temperature Synthesis in a Heat - Generating Reactor. POWDER METALLURGY TECHNOLOGIES.

5. Гайдар, М.Ю. Карелина, В.Д. Жигарев. Способ измельчения порошковых тугоплавких соединений. Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) №2 (45), 2016. с. 53-56.5. Gaidar, M.Yu. Karelina, V.D. Zhigarev. The method of grinding powder refractory compounds. Bulletin of the Moscow Automobile and Highway State Technical University (MADI) No. 2 (45), 2016. p. 53-56.

Claims (6)

1. Способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС, включающий приготовление шихты для СВС, получение уплотненной профилированной полосы из шихты для СВС путем ее пропускания через валковый прокатный стан, проведение СВС полученной профилированной полосы в реакторах с получением тугоплавких продуктов СВС, измельчение полученных тугоплавких продуктов СВС, отличающийся тем, что перед проведением СВС полученную профилированную полосу разламывают на куски в приемно-распределительном переходнике, размещенном на выходе из валкового прокатного стана и выполненном с рукавами для поочередной подачи кусков через каждый из них в реакторы, причем СВС ведут в реакторах с химическим воспламенителем, полученные тугоплавкие продукты СВС охлаждают в реакторах путем их продувки охлаждающим газом со стороны нижнего торца реактора, а измельчение полученных тугоплавких продуктов СВС ведут в валковом стане.1. A method of manufacturing powder refractory SHS products, including preparing a charge for SHS, obtaining a compacted shaped strip from a charge for SHS by passing it through a rolling mill, conducting SHS of the obtained shaped strip in reactors to produce refractory SHS products, grinding the obtained refractory SHS products, characterized in that before the SHS, the obtained profiled strip is broken into pieces in a receiving and distribution adapter located at the exit of the swath of the rolling mill and made with sleeves for alternating feeding of the pieces through each of them to the reactors, the SHS being conducted in reactors with a chemical igniter, the obtained refractory products of the SHS are cooled in the reactors by blowing them with cooling gas from the side of the lower end of the reactor, and grinding the obtained refractory products SHS lead in a roll mill. 2. Устройство для изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС, содержащее бункер для засыпки шихты для СВС, валковый прокатный стан для изготовления профилированной полосы путем уплотнения шихты для СВС, реакторы для проведения СВС и устройство для измельчения полученных в реакторах тугоплавких продуктов СВС, отличающееся тем, что оно содержит размещенный на выходе из валкового прокатного стана двухрукавный приемно-распределительный переходник с поворотной заслонкой перед входом в рукава для поочередного перекрытия каждого из рукавов, выполненной с возможностью разлома полосы из шихты для СВС при упоре в нее, при этом в качестве реакторов для проведения СВС он содержит по меньшей мере три подвижных реактора, выполненных с возможностью установки под рукавами приемно-распределительного переходника и оснащенных со стороны верхнего торца химическим воспламенителем, а со стороны нижнего торца - перфорированной перегородкой для продувки охлаждающим газом из генератора охлаждающего газа, причем устройство для измельчения полученных тугоплавких продуктов СВС выполнено в виде валкового измельчающего стана.2. A device for the manufacture of powder refractory products of SHS, containing a hopper for filling the charge for SHS, a rolling mill for manufacturing a profiled strip by compaction of a charge for SHS, reactors for conducting SHS and a device for grinding obtained in reactors of refractory SHS products, characterized in that it contains a two-arm receiving and distributing adapter located at the exit of the rolling mill with a rotary damper in front of the entrance to the sleeves for alternately overlapping each of sleeves made with the possibility of breaking the strip from the charge for SHS with an emphasis on it, while as reactors for SHS it contains at least three movable reactors made with the possibility of installing a receiving and distribution adapter under the sleeves and equipped with a chemical igniter, and from the side of the lower end - a perforated baffle for blowing cooling gas from a cooling gas generator, and the device for grinding the obtained refractory products of SHS ying in the form of a roller grinding mill. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что по генератор охлаждающего газа выполнен с возможностью регулирования массы подаваемого газа.3. The device according to p. 2, characterized in that the cooling gas generator is configured to control the mass of the supplied gas. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что химический воспламенитель содержит трифторид хлора или трифторид брома в качестве воспламеняющего вещества.4. The device according to p. 2, characterized in that the chemical igniter contains chlorine trifluoride or bromine trifluoride as a flammable substance. 5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что на поверхности одного из валков валкового прокатного стана выполнены пересекающиеся конусные выступы, выполненные по окружности и вдоль оси валков.5. The device according to p. 2, characterized in that on the surface of one of the rolls of the rolling mill rolling intersecting conical protrusions are made, made around the circumference and along the axis of the rolls. 6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что по крайней мере один из валков валкового прокатного стана выполнен с возможностью изменения скорости его вращения.6. The device according to p. 2, characterized in that at least one of the rolls of the rolling mill is made with the possibility of changing the speed of rotation.
RU2017123780A 2017-07-06 2017-07-06 Method of manufacturing powder refractory products shs and the equipment set for its implementation RU2665852C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123780A RU2665852C1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Method of manufacturing powder refractory products shs and the equipment set for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123780A RU2665852C1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Method of manufacturing powder refractory products shs and the equipment set for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2665852C1 true RU2665852C1 (en) 2018-09-04

Family

ID=63460181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017123780A RU2665852C1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Method of manufacturing powder refractory products shs and the equipment set for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665852C1 (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
US2779281A (en) Gas generator
US2852418A (en) Method for treating metal borings
RU2665852C1 (en) Method of manufacturing powder refractory products shs and the equipment set for its implementation
US2090868A (en) Process of manufacturing cement
EP1148311A3 (en) Process for firing a material containing carbonates
US20090032383A1 (en) Method and device for producing coke from noncaking coals
US2591789A (en) Apparatus for reducing metallic oxides
US1927219A (en) Coal distilling apparatus
RU2665669C1 (en) Line for the shs powder refractory products manufacturing
US1930377A (en) Process and apparatus for manufacture of solid fuel
DE1458801A1 (en) Process and device for the continuous roasting of powdery or granular raw materials for iron production
RU185621U1 (en) Roller reactor for the synthesis of refractory compounds in continuous combustion
RU2666389C1 (en) Method of manufacture of powder refractory products of shs
US1896697A (en) Process of decomposition of complex hydrofluoric salts
US1708740A (en) Process for low-temperature distillation of bituminous coal
RU2648732C1 (en) Method for calcining solid fuel in rotating kiln (options)
GB569472A (en) Apparatus for manufacture of magnesium metal
US714842A (en) Art of manufacturing cement.
US2948630A (en) Method for burning clay slate or clay
US2735805A (en) Method and retort arrangement for
US2521949A (en) Manufacture of mercuric oxide
US1358014A (en) Apparatus for manufacture of alkali-metal cyanid
US1214164A (en) Process of treating materials.
US1194219A (en) And geoeoke b
US769531A (en) Oven for coking peat with recovery of by-products.

Legal Events

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

Effective date: 20200707