WO1997005295A1 - Verfahren und einrichtung zur wiedergewinnung von harten legierungen und gesinterten materialien - Google Patents

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Alexander Schneider
Aleksander Anciferov
Rostislav Didyk
Jurij Savcenco
Aleksander Vjunik
Eduard Masakovskij
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Alexander Schneider
Aleksander Anciferov
Rostislav Didyk
Jurij Savcenco
Aleksander Vjunik
Eduard Masakovskij
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    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for recovering hard, in particular tungsten-containing alloys and sintered materials by regeneration of corresponding secondary raw materials.
  • the materials (alloys) recovered in this way can e.g. can be used to manufacture cutting, stone destruction and shape-forming tools.
  • the invention is in the field of metallurgy of powdery substances.
  • a process has become known for the regeneration of waste cores of tungsten-containing hard alloys (main author's certificate 1717283 B22 F3 / 12, C22) 834/36, published on March 7, 1994 in Bulletin 9), which involves the oxidation, carbide formation in a carbon atmosphere , Grinding, pressing and agglomeration. This process is very time and energy consuming.
  • the invention has for its object to provide a regeneration process for hard alloys, in particular tungsten-containing alloys and sintered materials that does not require complex technical equipment and one compared to the known
  • Regeneration process enables significantly reduced process execution time with reduced energy expenditure.
  • the hard secondary fusions 2 to be regenerated of a certain type e.g. machined cutting plates made of tungsten cobalt alloys are used in an amount of e.g. 35 kg in hermetically sealable container 1, e.g. cylindrical Metallampulle ⁇ 1 or 4 closed tubes 1 filled by means of a welded cover 4.
  • the dimensions of these containers 1 are e.g. 100 * 5 * 400 mm. After filling the container 1, these are hermetically sealed by welding the cover 4 or the still loose cover 4.
  • each filled container 1 is immersed in an explosive charge 3.
  • This consists of a block of an explosive charge combined in such a way that the receptacle 1 for the material to be regenerated is protected from being destroyed by the charge explosion and its maintenance is guaranteed.
  • the combined explosive charge can consist of one or more layers.
  • the ratio Da / Di of the detonation speed (s) Da of the outer charge layer (s) to the detonation speed (s) Di of the inner charge layer (s) is, for example, 0.35.
  • an explosion force acts on the secondary raw materials 2, which results in grain fragmentation of the alloy components, cold cobalt hardening (for example in the case of carbide tungsten frames), an expansion of the X-ray line and an increase in the dislocation density has a highly defective structure of alloy fusions, such as Tungsten cobalt mergers. These highly defective structures with maximum defect density reduce the execution time and the necessary energy intensity for the subsequent process steps.
  • the time required for the preparation and execution of the explosion processing amounts to approximately 0.5 hours.
  • the explosion-processed alloys are classified in grain sizes (0.5 - 2 mm).
  • the grinding takes place in vibrating ball mills in a spirit environment until an ultra-dispersion-active mixture with the required properties is obtained.
  • the hard fuses are mixed with plasticizer, they are granulated and pressed in molds, e.g. into cubes and agglomerates them during a preliminary agglomeration at 850 ° C and during a

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Wiedergewinnung von harten Legierungen und gesinterten Materialien aus Sekundär-Rohstoffen entsprechender Art. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für die bekannten Regenerations-Verfahren dieser Art benötigten aufwendigen Ausrüstungen überflüssig zu machen und eine wesentlich verringerte Prozessdurchführungszeit bei vermindertem Energieaufwand zu ermöglichen. Der Haupterfindungsgedanke besteht darin, die zu regenerierenden Sekundär-Rohstoffe zunächst einer Explosionseinwirkung zu unterziehen und dadurch eine hochdefekte Material-Struktur zu erhalten, welche bei einem nachfolgenden Mahlvorgang in Spiritusmilieu zu einer ultradispersionsaktiven Mischung verarbeitet werden kann. Die Zeichnung zeigt eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens mit einem hermetisch verschließbaren Behälter (1, 4) für die Aufnahme der Sekundär-Rohstoffe, der, gefüllt und hermetisch verschlossen, in einen Block (3) aus einer kombinierten Sprengladung eingeführt wird, die zwecks erfindungsgemäßer Einwirkung auf die Sekundär-Rohstoffe gezündet wird.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Wiedergewinnung von harten Legierungen und gesinterten Materialien.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrich¬ tung zur Wiedergewinnung harter, insbesondere wolframhal- tiger Legierungen und gesinterter Materialien durch Rege¬ nerierung von entsprechenden Sekundär-Rohstoffen. Die so wiedergewonnenen Materialien (Legierungen) können z.B. zur Herstellung von Schneid-, Gesteinszerstörungs- und formbildenden Werkzeugen verwendet werden. Die Erfindung ist dem Gebiet der Metallurgie pulverförmiger Substanzen zuzuordnen.
Bei einem bekannten Verfahren für die Regeneration von karbidhaltigen Sekundär-Rohstoffen (Haupturheber¬ schein Nr. 778285 S22 W7/00, W22F 1/00; veröffentlicht am 23.06.91 in Bulletin 23) werden die Sekundär-Roh¬ stoffe mittels sauerstoffhaltiger Gase oxydiert. Die reduzierten Metalle werden mit rußendem Kohlenstoff beschickt und schließlich erfolgt die Karbidbildung. Dieses Verfahren arbeitet mit hohem Energieverbrauch bei geringer Leistungsfähigkeit.
Für die Regeneration von Abfallkernen wolframhalti- ger harter Legierungen ist ein Verfahren bekannt ge¬ worden (Haupturheberschein 1717283 B22 F3/12, C22) 834/36, veröffentlicht am 07.03.94 in Bulletin 9), das die Oxydation, Karbidbildung in Kohlenstoffatmos¬ phäre, Zermahlung, Pressung und Agglomeration umfaßt. Dieses Verfahren ist sehr zeit- und energieaufwendig.
Zu seiner Durchführung wird eine teure 5pezialausrüstung benötigt.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, ein Regenerationsverfahren für harte Legierungen, inssondere wolframhaltige Legierungen und gesinterte Materialien zu schaffen, das keine aufwendige technische Ausrüstung erforderlich macht und eine gegenüber den bekannten
Regenerationsverfahren wesentlich verringerte Prozess- durchführungszeit bei vermindertem Energieaufwand er¬ möglicht.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs bzw. - bezüglich der Einrichtung - die des Anspruchs 6 zu lösen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens und der Einrichtung gemäß der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichung erläutert. Diese zeigt in schema¬ tischer Darstellung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die zu regenerierenden Hartsekundär-Verschmelzungen 2 bestimmter Art, z.B. abgearbeitete schneidende Platten aus Wolframkobalt-Legierungen, werden in einer Menge von z.B. 35 Kg in hermetisch verschließbare Behälter 1, z.B. zylindrische Metallampulleπ 1 bzw. unten mittels eines angeschweißten Deckels 4 verschlossene Röhren 1 eingefüllt. Die Abmessungen dieser Behälter 1 betragen z.B. 100*5*400 mm. Nach Füllen der Behälter 1 werden diese durch Anschweißen der Deckel 4 bzw. des noch losen Deckels 4 hermetisch verschlossen.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Zur Einleitung des Regenerationsverfahrens wird jeder gefüllte Behälter 1 in eine Explosionsstoff-Ladung 3 eingetaucht. Diese besteht aus einem Block aus einer so kombinierten Sprengladung, daß die Aufnahme-Behälter 1 für das zu regenerierende Material vor der Zerstörung durch die Ladungsexplosion geschützt sind und ihre Erhal¬ tung garantiert ist. Die kombinierte Sprengladung kann aus einer Schicht oder mehr Schichten bestehen. Das Ver¬ hältnis Da/Di der Detonationsgeschwindigkeit(en) Da der Außenladungsschicht(en) zu der/den Detonationsgeschwindig- keit(en) Di der Innenladungsschicht(en) beträgt z.B. 0,35.
Durch die Zündung der Sprengladung nach Einführung des gefüllten, verschlossenen Behälters 1, 4 wirkt eine Explosionskraft auf die Sekundär-Rohstoffe 2 ein, die eine Kornzersplitterung der Legierungsbestandteile, eine Kobaltkalthärtung (z.B. bei Karbidwolframen) , eine Röntgenlinien-Erweiterung und Dislokationsdichte- Vergrößerung zur Folge hat unter Bildung einer hoch¬ defekten Struktur von Legierungsverschmelzungen, wie z.B. Wolframkobaltverschmelzungen. Diese hochdefekten Struk¬ turen mit maximaler Defektdichte verringern für die nach¬ folgenden Prozess-Schritte die Durchführungszeit und die notwendige Energie-Intensität. Die für die Vorbe¬ reitung und Ausführung der Explosionsbearbeitung be- nötigte Zeit beläuft sich auf ca. 0,5 Stunden.
Nach der Explosionsbearbeitung eines Behälters 1, 4 wird dieser mechanisch geöffnet. Die explosionsbearbeiteten Legierungen werden in Korngrößen (0,5 - 2 mm) eingestuft. Die Vermahlung erfolgt in Vibrationskugelmühlen in Spiri- tusmilieu bis zum Erhalt einer ultradispersionsaktiven Mischung mit den geforderten Eigenschaften. Nach Aus¬ trocknung vermischt man die Hartverschmelzungen mit Pla- stifikator, granuliert sie und verpreßt sie in Pressfor¬ men, z.B. zu Würfeln, und agglomeriert sie, während einer vorläufigen Agglomeration bei 850°C und während einer
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP endgültigen Agglomeration bei einer Temperatur von 1.420° C. Die Agglomerationsgeschwindigkeit beträgt bei der vorläufigen Agglomeration V. = 4,5 mm/min und bei der endgültigen Agglomeration V2 = 7,9 mm/min.
Es ergaben sich für auf diese Weise regenerierte Le¬ gierungen Wolfram-Kobalt 6 folgende physikalisch-me¬ chanische Eigenschaften: Dichte Q = 14,7 g/cm , Härte = 87,5 HPa, Porositätsgrad = -0,2, Festigkeit cf b = 1.615 MPa
Es hat sich gezeigt, daß die Qualität von Werkzeugen, die aus gemäß der Erfindung regenerierten Hartverschmel¬ zungen hergestellt sind, der Qualität von Standart¬ schneidwerkzeugen entspricht. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung ergibt sich für den Regenerationsprozeß von Hartlegierungen wie Wolfram-Kobalt-Legierungen und gesinterten Materialien eine erhebliche Zeitver¬ kürzung, sodaß eine erhöhte Prozeßeffektivität bei geringerem Energieeinsatz und bei technischer Vereinfa¬ chung der Ausrüstung möglich ist.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP

Claims

bPatentansprüche:
1. Verfahren zur Wiedergewinnung von harten, insbesondere wolframhaltigen Legierungen und gesinterten Materialien aus Sekundär-Rohstoffen durch Regenerierung dieser Sekun¬ där-Rohstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenera- tionsverschmelzungen der Sekundär-Rohstoffe (2) durch
Explosionseinwirkung auf diese Sekundär-Rohstoffe einge¬ leitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regenerierenden Sekundär-Rohstoffe (2) in einen hermetisch zu verschließenden Behälter (1, 4) eingefüllt werden, der nach Verschluß in einen Spreng¬ ladungsblock (3) eingetaucht wird, dessen Sprengladung so kombiniert ist, daß bei der durch ihre Zündung be¬ wirkten Explosionseinwirkung auf die Sekundär-Rohstoffe deren Behälter (1, 4) erhalten bleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Sprengladung aus zwei oder mehr La¬ dungsschichten mit unterschiedlichen Detonationsge¬ schwindigkeiten zusammen gesetzt wird, wobei ein Ver- hältnis der Detonationsgeschwindigkeiten (Da) der Außen- ladungsschichten zu den Detonationsgeschwindigkeiten (Di) der Innenladungsschichten von vorzugsweise Da/Di = 0,35 gewählt wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die explosions- bearbeiteten Rohstoffe nach Entnahme aus dem Behälter (1, 4) in Korngrößen eingestuft und dann in Vibrations¬ kugelmühlen in Spiritusmilieu vermählen werden bis zum Erhalt der gewünschten ultradispersionsaktiven Mischung.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ausgetrocknete
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Hartverschmelzungen mit Plastifikator gemischt, granu¬ liert, in Formpressen verpresst und agglomeriert werden, vorzugsweise während einer vorläufigen Agglomeration bei einer Temperatur von 850°C und während der endgül¬ tigen Agglomeration bei 1.420° C.
6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen herme¬ tisch verschließbaren Behälter (1, 4) für die Aufnahme der Sekundär-Rohstoffe für die Explosionseinwirkung sowie eine kombinierte Sprengladung (3), in die der Behälter (1, 4) eintauchbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1, 4) eine mittels Deckel(n) (4) hermetisch verschließbare Metallampulle oder Metallröhre ist.
8. Einrichtrung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Sprengladung (3) ein * Kombina- tionsladungsblock ist, dessen Ladungskombination den Erhalt des Behälters (1, 4) bei der Explosion garantiert.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengladungsblock aus Ladungsschichten unter¬ schiedlicher Detonationsgeschwindigkeit zusammengesetzt ist, wobei das Verhältnis der Detonationsgeschwindig- keit(en) (Da) der Außenladungsschicht(en) zu der/den Detonationsgeschwindigkeit(en) (Di) der Innenladungs- schicht(en) vorzugsweise den Wert Da/Di = 0,35 hat.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP
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