RU2744044C1 - Method for producing hardened glass beads - Google Patents

Method for producing hardened glass beads Download PDF

Info

Publication number
RU2744044C1
RU2744044C1 RU2020115681A RU2020115681A RU2744044C1 RU 2744044 C1 RU2744044 C1 RU 2744044C1 RU 2020115681 A RU2020115681 A RU 2020115681A RU 2020115681 A RU2020115681 A RU 2020115681A RU 2744044 C1 RU2744044 C1 RU 2744044C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
composited
glass microspheres
glass
torch
Prior art date
Application number
RU2020115681A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Михайловна Здоренко
Василий Степанович Бессмертный
Андрей Викторович Черкасов
Марта Александровна Андросова
Олег Владимирович Пучка
Марина Алексеевна Бондаренко
Дмитрий Владимирович Кочурин
Original Assignee
Автономная некоммерческая организация высшего образования «Белгородский университет кооперации, экономики и права»
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 Автономная некоммерческая организация высшего образования «Белгородский университет кооперации, экономики и права» filed Critical Автономная некоммерческая организация высшего образования «Белгородский университет кооперации, экономики и права»
Priority to RU2020115681A priority Critical patent/RU2744044C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744044C1 publication Critical patent/RU2744044C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/10Forming beads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the production of glass microbeads and can be used in engineering and electronics as well as in road construction as reflective elements in road markings. The technical result is achieved due to the fact that the method for producing hardened glass microbeads includes dosing the components of the charge, their averaging, forming the composited charge, introducing it into the torch of the plasma torch of the electric arc plasmatron, plasma spraying of the composited charge with the formation of glass microspheres and collecting them in the collection, and the composited charge is presented in the form granules with an optimal size of 1-3 mm, and glass microbeads are additionally quenched using two sequential technological operations and namely air and water cooling.
EFFECT: invention enables production of glass microbeads with high microhardness.
1 cl, 1 ex, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области получения стекломикрошариков и может быть использовано в технике и электронике, а также в дорожном строительстве в качестве светоотражающих элементов в дорожной разметке.The invention relates to the field of producing glass microspheres and can be used in engineering and electronics, as well as in road construction as reflective elements in road markings.

Из уровня техники известен способ получения стекломикрошариков, включающий предварительное измельчение и рассев на фракции стеклобоя, оплавления гранулированного измельченного стекла (Будов В.М., Егоров Л.С. Стеклянные микрошарики. Применение, свойства, технология // Стекло и керамика. 1993. №7. С. 2-7).From the prior art, a method for producing glass microspheres is known, including preliminary grinding and sieving into cullet fractions, melting of granulated crushed glass (Budov VM, Egorov L.S. Glass microspheres. Application, properties, technology // Glass and ceramics. 1993. No. 7, pp. 2-7).

Недостатком аналога является низкая микротвердость стекломикрошариков.The disadvantage of the analogue is the low microhardness of glass microspheres.

Наиболее близким решением к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения стекломикрошариков, включающий дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование стержней (компонированной шихты), ввод их в плазменный факел плазменной горелки электродугового плазмотрона, плазменное распыление стержней с образованием стекломикрошариков и их сбор в специальном сборнике (Крохин В.П., Бессмертный. В.С., Пучка О.В., Никифоров В.М. Синтез алюмоиттриевых стекол и минералов // Стекло и керамика.1997. №9. С 6-7). The closest solution to the proposed method in terms of the technical essence and the achieved result is a method for producing glass microspheres, including dosing of the components of the charge, their averaging, forming the rods (composited charge), introducing them into the plasma torch of the plasma torch of the electric arc plasmatron, plasma spraying of the rods with the formation of glass microspheres and their collection in a special collection (Krokhin V.P., Bessmertny. V.S., Puchka O.V., Nikiforov V.M. Synthesis of yttrium aluminum glasses and minerals // Glass and ceramics. 1997. No. 9. P 6-7) ...

Недостатком прототипа является низкая микротвердость стекломикрошариков.The disadvantage of the prototype is the low microhardness of glass microspheres.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в получении стекломикрошариков с высокой микротвердостью.The technical result of the proposed invention is to obtain glass microspheres with high microhardness.

Технический результат достигается тем, что способ получения закаленных стекломикрошариков включает дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование компонированной шихты, ввод ее в факел плазменной горелки электродугового плазмотрона, плазменное распыление компонированной шихты с образованием стекломикрошариков и их сбор в специальном сборнике, причем компонированная шихта представлена в виде гранул с оптимальным размером 1-3 мм, а стекломикрошарики дополнительно закаливают с помощью двух последовательных технологических операций – воздушного и водяного охлаждения.The technical result is achieved by the fact that the method for producing hardened glass microspheres includes dosing the components of the charge, their averaging, forming the composited charge, introducing it into the torch of the plasma torch of the electric arc plasmatron, plasma spraying of the composited charge with the formation of glass microspheres and collecting them in a special collection, and the composited charge is presented in in the form of granules with an optimal size of 1-3 mm, and glass microspheres are additionally quenched using two sequential technological operations - air and water cooling.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что компонированная шихта представлена в виде гранул с оптимальным размером 1-3 мм, а стекломикрошарики дополнительно закаливают с помощью двух последовательных технологических операций – воздушного и водяного охлаждения.The proposed method differs from the prototype in that the composited charge is presented in the form of granules with an optimal size of 1-3 mm, and the glass microspheres are additionally quenched using two sequential technological operations - air and water cooling.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.A comparative analysis of the known and proposed methods is presented in table 1.

Таблица 1Table 1

Figure 00000001
Figure 00000001

В предлагаемом способе гранулы подаются в факел плазменной горелки, где под действием высоких температур происходит образование диспергированного силикатного расплава, капли которого попадают в зону действия воздушного сопла и охлаждаются до температуры перехода стекла из пиропластического в вязко-текучее с образованием размягченных стекломикрошариков. Затем они попадают в зону действия водяной струи, где охлаждаются до температуры ниже перехода стекла из хрупкого состояния в пиропластическое и переходят в хрупкое состояние. In the proposed method, the granules are fed into the torch of a plasma torch, where, under the action of high temperatures, a dispersed silicate melt is formed, the droplets of which enter the zone of action of the air nozzle and are cooled to the temperature of the glass transition from pyroplastic to viscous-fluid with the formation of softened glass microspheres. Then they enter the zone of action of a water jet, where they are cooled to a temperature below the transition of glass from a brittle state to a pyroplastic state and pass into a brittle state.

В результате двухстадийного охлаждения происходит плавное снижение температуры стекломикрошариков до температуры перехода стекла из пиропластического в вязко-текучее и резкое охлаждение водяной струей до температуры перехода стекла из хрупкого состояния в пиропластическое. Это приводит к закаливанию стекломикрошариков и повышению их эксплуатационных показателей, в частности микротвердости. As a result of two-stage cooling, there is a gradual decrease in the temperature of glass microspheres to the temperature of glass transition from pyroplastic to viscous-fluid and sharp cooling by a water jet to the temperature of glass transition from a brittle state to a pyroplastic one. This leads to hardening of glass microspheres and an increase in their performance, in particular microhardness.

Экспериментально установлены технологические параметры известного и предлагаемого способов (таблица 2).Experimentally established technological parameters of the known and proposed methods (table 2).

Проведенный анализ известных и предлагаемого способов получения, закаленных стекломикрошариков позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».The analysis of the known and proposed methods of obtaining hardened glass microspheres allows us to make a conclusion about the compliance of the claimed invention with the "novelty" criterion.

ПримерExample

Для экспериментальной проверки была приготовлена шихта. По стандартной методике расчетным путем был составлен ее состав (на 100 г): натрий углекислый - 27,9 мас.%, борная кислота – 52,27 мас.%, безводный кремнезем – 54,16 мас.%, поташ – 3,4 мас.%, свинцовый глет – 6,88 мас.%.A charge was prepared for experimental verification. According to the standard method, its composition was calculated by calculation (per 100 g): sodium carbonate - 27.9 wt%, boric acid - 52.27 wt%, anhydrous silica - 54.16 wt%, potash - 3.4 wt.%, lead litharge - 6.88 wt.%.

Компоненты шихты усредняли в лабораторном смесителе и гранулировали в тарельчатом грануляторе. Гранулы с оптимальным размером 1-3 мм оплавляли в факеле плазменной горелки ГН-5р электродугового плазмотрона УПУ-3М со следующими параметрами: ток=350А, расход плазмообразующего газа аргона 0,0014 кг/с. После чего они распылялись с образованием стекломикрошариков, которые закаливались с помощью двух последовательных технологических операций – воздушного и водяного охлаждения.The charge components were averaged in a laboratory mixer and granulated in a tray granulator. Granules with an optimal size of 1-3 mm were melted in a torch of a GN-5r plasma torch of an UPU-3M electric arc plasmatron with the following parameters: current = 350A, flow rate of plasma-forming argon gas 0.0014 kg / s. Then they were sprayed with the formation of glass microspheres, which were quenched using two sequential technological operations - air and water cooling.

Таблица 2table 2

Сопоставительный анализ технологических параметров известного и предлагаемого способовComparative analysis of technological parameters of the known and proposed methods

№ п/пP / p No. Наименование показателяIndicator name Ед. измеренияUnit measurements Известный
способ
Known
way
Предлагаемый способThe proposed method
1one ПлазмотронPlasmatron -- УПУ-3МUPU-3M УПУ-3МUPU-3M 22 Плазменная горелкаPlasma torch -- ГН-5рGN-5r ГН-5рGN-5r 33 Параметры работы плазмотрона
- ток
- напряжение
- мощность
Plasmatron operation parameters
- current
- voltage
- power
А
В
кВт
AND
IN
kw
400-500
30-32
400-500
30-32
250-350
30-32
250-350
30-32
4four Плазмообразующий газPlasma gas -- АргонArgon АргонArgon 5five Расход газаGas consumption кг/сkg / s 0,00140.0014 0,0140.014 66 Давление газаGas pressure МПаMPa 0,27-0,290.27-0.29 0,27-0,290.27-0.29 77 Исходный материал для получения микрошариковSource material for obtaining microbeads -- Стержни длиной
250-300 м
Rods long
250-300 m
Гранулы диаметром
1-3 мм
Granules diameter
1-3 mm
88 Расход воздуха на охлаждениеCooling air consumption кг/сkg / s -- 0,0020.002 99 Расход воды на охлаждениеCooling water consumption л/минl / min -- 10-1210-12 10ten Диаметр шариковDiameter of balls мкмmicron 1100-12501100-1250 800-3000800-3000 11eleven Микротвердость стекломикрошариков по методу ВиккерсаMicrohardness of glass microspheres according to the Vickers method HVHV 432±10*432 ± 10 * 728±10*728 ± 10 * 1212 ПроизводительностьPerformance г/секg / sec 5*five* 20*20*

* - по собственным исследованиям.* - according to our own research.

Опытным путем установлены оптимальные размеры гранулированной шихты для получения стекломикрошариков, которые составляют 1-3 мм (таблица 3).Experimentally, the optimal sizes of the granular charge for obtaining glass microspheres have been established, which are 1-3 mm (Table 3).

Таблица 3Table 3

Размер гранулированной шихтыGranular batch size

№ п/пP / p No. Размеры гранулированной шихтыGranular batch sizes Органолептическая оценка качества стекломикрошариковOrganoleptic assessment of the quality of glass microspheres 1one менее 1ммless than 1mm Поверхностная деформация за счет низкой вязкости расплаваSurface deformation due to low melt viscosity 22 1 мм1 mm Стекломикрошарики сферической формыSpherical glass microspheres 33 2 мм2 mm Стекломикрошарики сферической формыSpherical glass microspheres 4four 3 мм3 mm Стекломикрошарики сферической формыSpherical glass microspheres 5five более 3 ммmore than 3 mm Деформированные стекломикрошарики, непровар шихтыDeformed glass microspheres, lack of fusion of the charge

Микротвердость полученных стекломикрошариков определяли по методу Виккерса, которая составила 728±10 HV, что выше в 1,5 раза по сравнению с данным показателем стекломикрошариков, полученных известным способом.The microhardness of the obtained glass microspheres was determined by the Vickers method, which was 728 ± 10 HV, which is 1.5 times higher than this indicator of glass microspheres obtained by a known method.

Claims (1)

Способ получения закаленных стекломикрошариков, включающий дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование компонированной шихты, ввод ее в факел плазменной горелки электродугового плазмотрона, плазменное распыление компонированной шихты с образованием стекломикрошариков и их сбор в сборнике, отличающийся тем, что компонированная шихта представлена в виде гранул с оптимальным размером 1-3 мм, а стекломикрошарики дополнительно закаливают с помощью двух последовательных технологических операций - воздушного и водяного охлаждения.A method of obtaining hardened glass microspheres, including the dosage of the components of the charge, their averaging, the molding of the composited charge, its introduction into the torch of the plasma torch of the electric arc plasmatron, plasma spraying of the composited charge with the formation of glass microspheres and their collection in the collection, characterized in that the composited charge is presented in the form of granules with the optimal size is 1-3 mm, and the glass microspheres are additionally quenched using two sequential technological operations - air and water cooling.
RU2020115681A 2020-05-12 2020-05-12 Method for producing hardened glass beads RU2744044C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115681A RU2744044C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method for producing hardened glass beads

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115681A RU2744044C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method for producing hardened glass beads

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744044C1 true RU2744044C1 (en) 2021-03-02

Family

ID=74857567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020115681A RU2744044C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method for producing hardened glass beads

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744044C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215227U1 (en) * 2021-12-17 2022-12-05 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" DEVICE FOR SYNTHESIS OF GLASS MICROBALLS

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0741328A (en) * 1993-07-30 1995-02-10 Central Glass Co Ltd Production of glass microsphere
RU2532784C2 (en) * 2013-01-11 2014-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Glass-metal micro-beads and method of obtaining thereof
CN107399909B (en) * 2017-09-06 2020-02-14 安徽凯盛基础材料科技有限公司 Preparation method of glass microspheres for solid-phase converter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0741328A (en) * 1993-07-30 1995-02-10 Central Glass Co Ltd Production of glass microsphere
RU2532784C2 (en) * 2013-01-11 2014-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Glass-metal micro-beads and method of obtaining thereof
CN107399909B (en) * 2017-09-06 2020-02-14 安徽凯盛基础材料科技有限公司 Preparation method of glass microspheres for solid-phase converter

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
V.P. Krokhin. et al. Synthesis of yttrium aluminum glasses and minerals // Glass and ceramics, 1997. *
Крохин В.П. и др. Синтез алюмоиттриевых стекол и минералов // Стекло и керамика, 1997. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215227U1 (en) * 2021-12-17 2022-12-05 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" DEVICE FOR SYNTHESIS OF GLASS MICROBALLS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5069702A (en) Method of making small hollow glass spheres
CN104475743A (en) Manufacturing method of micro spherical titanium and titanium alloy powder
CN110076347B (en) Combined powder preparation method and device based on plasma smelting and disc rotary atomization
RU2744044C1 (en) Method for producing hardened glass beads
NZ274610A (en) Hollow borosilicate microspheres and method of making
EA202092993A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING HIGH PURITY SPHERICAL METAL POWDERS WITH HIGH PRODUCTION RATE FROM ONE OR TWO WIRES
US3843340A (en) Method and apparatus for producing glass beads
US10059614B2 (en) Melting glass materials using RF plasma
JPH02116656A (en) Method and device for manufacture of amorphous ceramic or metallic powder
CN105272185A (en) Method for preparing cast stone mill balls by utilizing basalt
CN103265162A (en) Preparation method of low-hydroxyl solid quartz steelyard weight
RU2468891C1 (en) Method of making heat-resistant alloy pellets
CN1740105A (en) Process and device for producing fire-polished gobs
RU2532784C2 (en) Glass-metal micro-beads and method of obtaining thereof
RU2455118C2 (en) Glass-metal micro balls and method of their production
Bessmertnyi et al. Production of glass microspheres using the plasma-spraying method
RU2326094C1 (en) Method of making antenna cap from glass-ceramic lithium aluminosilicate mixture
US20200165150A1 (en) Continuous productions of hallow ingots
RU2808392C1 (en) Method for producing glass microbeads
RU2749764C1 (en) Method for producing composite micro-balls
CN1330709A (en) Method for making nanoporous granular material and detergent composition
CL2021003095A1 (en) Fining glass using high temperature and low pressure
JP2003212572A (en) Method of manufacturing spherical glass powder
CN111892063A (en) Pretreatment method of artificially synthesized mica raw material
CN209537628U (en) A kind of three sections of reciprocating laser cladding apparatus