RU2038194C1 - Method for production of granules - Google Patents
Method for production of granulesInfo
- Publication number
- RU2038194C1 RU2038194C1 RU93026421A RU93026421A RU2038194C1 RU 2038194 C1 RU2038194 C1 RU 2038194C1 RU 93026421 A RU93026421 A RU 93026421A RU 93026421 A RU93026421 A RU 93026421A RU 2038194 C1 RU2038194 C1 RU 2038194C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- capsules
- wastes
- compaction
- degassing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения металлических гранул. The invention relates to powder metallurgy, in particular to methods for producing metal granules.
Известен способ получения металлических порошков эрозией электродов стационарным электрическим дуговым разрядом, в котором в качестве электрода используют набор заготовок, соединенных между собой токопроводящей связкой [1]
К недостаткам данного способа относится низкая эффективность способа, обусловленная использованием дугового разряда, так как требуются большие затраты на поддержание электрической дуги, а также невозможность использования отходов гранул, поскольку добавление к ним дополнительной связки недопустимо.A known method of producing metal powders by erosion of electrodes by a stationary electric arc discharge, in which a set of workpieces is used as an electrode, interconnected by a conductive bundle [1]
The disadvantages of this method include the low efficiency of the method, due to the use of an arc discharge, since it requires high costs to maintain an electric arc, as well as the inability to use waste granules, since the addition of an additional binder to them is unacceptable.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения гранул центробежным распылением быстровращающейся заготовки, оплавляемой с торца плазменным нагреванием, при этом пленка жидкого металла, образующаяся на оплавляемом торце, под действием центробежных сил стекает к периферии заготовки, откуда срывается в виде мельчайших капель и затвердевает в полете к стенкам камеры. В этом случае вращающаяся заготовка совмещает в себе функции источника жидкого металла и распылителя [2]
Существенным недостатком вышеуказанного способа является низкая эффективность процесса получения исходных заготовок, так как для распыления используют слитки, получаемые после многократного вакуумного переплавления металла с целью получения однородности структуры и состава. При плавлении и переработке этих слитков на заготовки образуется большое количество отходов в виде угара, сплесов обрези и стружки, что существенно снижает выход годных гранул. Другой существенный недостаток заключается в том, что образующиеся по составу и чистоте отходы (обрезь, стружка и гранулы нестандартных размеров) невозможно использовать без повторного переплавления, что ведет к дополнительному снижению эффективности способа за счет дополнительных потерь металла. Особо чистые и однородные отходы в виде гранул нестандартных размеров приходится вновь переплавлять, используя их как добавку к крупногабаритной шихте, так как самостоятельная переплавка гранул, имеющих развитую поверхность, способствует увеличению потерь металла.Closest to the proposed one is a method for producing granules by centrifugal spraying of a rapidly rotating workpiece, melted from the end by plasma heating, while the liquid metal film formed on the reflowable end flows under the action of centrifugal forces to the periphery of the workpiece, from where it breaks down in the form of minute drops and hardens in flight to the walls of the camera. In this case, the rotating workpiece combines the functions of a source of liquid metal and a sprayer [2]
A significant disadvantage of the above method is the low efficiency of the process of obtaining the initial blanks, since the ingots obtained after repeated vacuum melting of the metal in order to obtain uniformity of structure and composition are used for spraying. When melting and processing these ingots into billets, a large amount of waste is generated in the form of waste, splice trimmings and chips, which significantly reduces the yield of pellets. Another significant drawback is that the waste generated by its composition and cleanliness (trimmings, chips and granules of non-standard sizes) cannot be used without re-remelting, which leads to an additional decrease in the efficiency of the method due to additional metal losses. Particularly clean and uniform waste in the form of granules of non-standard sizes has to be re-melted again, using them as an additive to a large charge, since self-remelting of granules having a developed surface contributes to an increase in metal loss.
Цель изобретения повышение выхода годного и эффективности процесса за счет максимального вовлечения отходов гранул. The purpose of the invention is to increase the yield and process efficiency due to the maximum involvement of waste pellets.
Цель достигается тем, что в способе получения гранул, включающем получение заготовки, ее механическую обработку, оплавление плазменным нагревателем торца и последующее плазменное распыление быстровращающейся заготовки, в качестве распыляемой заготовки используют компактированный электрод, получаемый методом горячего газостатического прессования цилиндрической капсулы, заполненной гранулами нестандартных размеров, причем заполнение капсул ведут при непрерывном вибрационном уплотнении гранул с частотой 15-60 Гц и амплитуде 0,1-1,0 мм со скоростью засыпки 40-50 кг/ч, а гранулы дегазируют при остаточном давлении (5,0-1,3).10-2 Па. Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается следующими признаками: использованием в качестве распыляемой заготовки компактированного электрода, получаемого методом горячего газостатического прессования цилиндрической капсулы, заполненной гранулами нестандартных размеров; заполнением капсулы гранулами при непрерывном вибрационном уплотнении с частотой 15-60 Гц и амплитудой 0,1-1,0 мм со скоростью засыпки 40-50 кг/ч; осуществлением дегазации гранул при остаточном давлении (5,0-1,3).10-2 Па.The goal is achieved in that in the method of producing granules, including the preparation of a preform, its mechanical processing, fusion with a plasma end heater and subsequent plasma spraying of a rapidly rotating preform, a compacted electrode obtained by hot gas-static pressing of a cylindrical capsule filled with non-standard size granules is used as a sprayed preform moreover, the filling of the capsules is carried out with continuous vibrational compaction of granules with a frequency of 15-60 Hz and an amplitude of 0.1-1.0 mm s filling rate 40-50 kg / h and the pellet was degassed under a
Использование в качестве распыляемой с помощью плазмы заготовки компактированного электрода позволяет вовлечь в производство отходы гранул нестандартных размеров без их предварительной переплавки. Компактированный электрод используется в установках плазменного распыления, что исключает дополнительные потери металла и повышает эффективность процесса за счет снижения потерь на переплавку отходов. Электрод при распылении вращается с очень большой скоростью (до 16000 об/мин) поэтому компактирование должно производиться при условиях, обеспечивающих максимальное уплотнение гранул, при этом форма заготовки должна быть близкой к электроду. Эти требования обеспечиваются при горячем газостатическом прессовании цилиндрических капсул, заполненных нестандартными гранулами. Горячее компактирование капсул в контейнере пресса недопустимо, так как ведет к снятию капсулы и нарушению цилиндрической формы заготовки. Уплотнение гранул в капсуле при газостатическом прессовании не меняет цилиндрической формы заготовки и позволяет уплотнить гранулы до уровня монолита. Полученные таким образом электpоды превосходят до однородности электроды, изготовленные из слитка, что повышает выход годного при последующем распылении. The use of a compacted electrode blank as a plasma atomized plasma makes it possible to involve non-standard-sized waste pellets in production without their preliminary melting. The compacted electrode is used in plasma spraying plants, which eliminates additional metal losses and increases the efficiency of the process by reducing waste re-melting losses. When spraying, the electrode rotates at a very high speed (up to 16,000 rpm), therefore, compacting should be carried out under conditions providing maximum compaction of the granules, while the shape of the workpiece should be close to the electrode. These requirements are ensured by hot gas-static pressing of cylindrical capsules filled with non-standard granules. Hot compaction of the capsules in the press container is unacceptable, since it leads to the removal of the capsule and the violation of the cylindrical shape of the workpiece. Sealing granules in a capsule during gas-static pressing does not change the cylindrical shape of the workpiece and allows you to compact the granules to the level of the monolith. The electrodes thus obtained surpass the uniformity of the electrodes made of the ingot, which increases the yield during subsequent spraying.
Процесс заполнения капсул гранулами должен обеспечить предварительное их уплотнение до уровня 60-62% чтобы обеспечить устойчивость стенки капсулы при горячем компактировании от складкообразования. Это достигается применением вибрации с определенной частотой и амплитудой при строго определенной скорости засыпки. Наилучшие результаты получаются при частотах в пределах 15-60 Гц с амплитудами 0,1-1,0 мм и скоростью засыпки 40-50 кг/ч. Если частота менее 15 Гц при амплитуде менее 0,1 мм, то скорость засыпки должна быть ниже 40 кг/ч, что снижает эффективность процесса по производительности и качеству уплотнения при засыпке. Если частота более 60 Гц при амплитуде более 1,0 мм, то при скорости засыпки более 50 кг/ч инерционные нагрузки от вращающейся заготовки так велики, что могут вывести из строя установку. Уплотнение в капсуле при этом становится недостаточным, что приводит к низкой плотности электpода и снижению выхода годного при распылении. The process of filling capsules with granules should ensure their preliminary compaction to a level of 60-62% in order to ensure the stability of the capsule wall during hot compaction from folding. This is achieved by using vibration with a certain frequency and amplitude at a strictly defined backfill speed. The best results are obtained at frequencies in the range of 15-60 Hz with amplitudes of 0.1-1.0 mm and a filling rate of 40-50 kg / h. If the frequency is less than 15 Hz with an amplitude of less than 0.1 mm, then the backfill speed should be lower than 40 kg / h, which reduces the efficiency of the process in terms of productivity and the quality of the seal when backfilling. If the frequency is more than 60 Hz with an amplitude of more than 1.0 mm, then with a backfill speed of more than 50 kg / h, the inertial loads from the rotating workpiece are so great that they can damage the unit. The seal in the capsule becomes insufficient, which leads to a low electrode density and a decrease in the yield during spraying.
Важным моментом является дегазация гранул в процессе засыпки. Необходимость дегазации гранул при заполнении капсул объясняется тем, что при открытом хранении гранулы насыщаются парами воды, газами и продуктами взаимодействия с окружающей средой, что ухудшает качество электродов и нарушает сплошность металла при компактировании. Исключить вышеуказанные недостатки позволяет дегазация гранул при остаточном давлении в пределах (5,0-1,3)˙10-2 Па. При остаточном давлении больше 5,0˙10-2 Па на поверхности гранул может появиться избыточное количество абсорбента, что приведет к снижению качества гранул на последующем распылении электродов, а при остаточном давлении менее 1,3˙10-2 Па усложняется процесс откачки газов, не оказывая существенного влияния на качество металла. Таким образом при дегазации за пределами интервала остаточного давления (5,0-1,3)˙10-2 Па эффективность процесса падает.An important point is the degassing of granules during the filling process. The need for degassing granules when filling capsules is explained by the fact that, when stored open, the granules are saturated with water vapor, gases and products of interaction with the environment, which impairs the quality of the electrodes and violates the continuity of the metal during compaction. To eliminate the above disadvantages allows the degassing of granules at a residual pressure in the range (5.0-1.3) ˙10 -2 Pa. At a residual pressure greater than 5.0˙10 -2 Pa, an excess amount of absorbent may appear on the surface of the granules, which will lead to a decrease in the quality of the granules on the subsequent atomization of the electrodes, and at a residual pressure less than 1.3˙10 -2 Pa, the gas pumping process is complicated without significantly affecting the quality of the metal. Thus, when degassing outside the range of residual pressure (5.0-1.3) ˙10 -2 Pa, the efficiency of the process decreases.
При дополнительном анализе известных источников информации были выявлены способы изготовления изделий из порошков (патент США N 3824097, кл. В 22 F 3/14, 1970), (авт. свид. СССР N 908532, кл. В 22 F 3/20, 1982 и авт.свид. СССР N 1458081, кл. В 22 F 3/20, 1989 и др.), в которых аналогично предлагаемому способу осуществляют засыпку и уплотнение порошковых материалов в капсуле (оболочке). Однако заявляемая совокупность параметров, сопровождаемых засыпку и уплотнение, а также выкуумирование, не обнаружены. An additional analysis of known sources of information revealed methods of manufacturing products from powders (US patent N 3824097, class B 22 F 3/14, 1970), (ed. Certificate of the USSR N 908532, class B 22 F 3/20, 1982 and autosweet USSR No. 1458081, class B 22 F 3/20, 1989 and others), in which, similarly to the proposed method, powder materials are filled and compacted in a capsule (shell). However, the claimed combination of parameters, accompanied by backfilling and compaction, as well as pumping, were not found.
Других признаков, отличающих заявляемый способ от прототипа, не обнаружено. Other signs that distinguish the claimed method from the prototype, was not found.
Таким образом признаки предлагаемого способа позволяют повысить выход годного и эффективность процесса на счет отходов гранул, что сопровождается новыми техническими приемами, благодаря которым получают электроды, превосходящие по однородности электроды, получаемые методом переплавления в дуговых и индукционных печах. Thus, the features of the proposed method can improve the yield and process efficiency due to the waste of granules, which is accompanied by new techniques, due to which electrodes are obtained that are superior in uniformity to the electrodes obtained by remelting in arc and induction furnaces.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "Изобретательский уровень". Based on the foregoing, we can conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "Inventive step".
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
Отсев гранул, например, из жаропрочного сплава на никелевой основе, собирается в отдельную емкость и хранится в контейнере с защитной атмосферой или в открытом состоянии. По мере накопления достаточного количества отсева гранулы засыпают в цилиндрические капсулы, форма и размеры которых соответствуют будущему электроду. Засыпка может производиться как в инертной среде, так и на воздухе, и сопровождается непрерывным вибрационным уплотнением. После засыпки производят дегазацию нестандартных гранул в специальной вакуумной установке с последующей герметической заваркой капсул, например, электронным лучом. Полученные цилиндрические капсулы подвергают горячему газостатическому прессованию в газостате по режиму, соответствующему данному сплаву. Компактированные заготовки подвергают механической обработке с целью удаления материала капсулы и получения электродов с требуемым качеством поверхности. Электроды подвергают плазменному распылению на центробежных установках на гранулы, которые затем просеивают, собирая отсев в отдельные емкости для повторного использования. Таким образом предлагаемый способ позволяет вовлечь в производство гранул до 100% отходов нестандартных фракций. Screening of granules, for example, of a heat-resistant nickel-based alloy, is collected in a separate container and stored in a container with a protective atmosphere or in the open state. With the accumulation of a sufficient amount of screening, the granules are poured into cylindrical capsules, the shape and dimensions of which correspond to the future electrode. Filling can be carried out both in an inert environment and in air, and is accompanied by continuous vibration compaction. After backfilling, non-standard granules are degassed in a special vacuum unit, followed by hermetic sealing of the capsules, for example, by an electron beam. The obtained cylindrical capsules are subjected to hot gas-static pressing in a gas thermostat according to the regime corresponding to this alloy. The compacted blanks are machined to remove capsule material and produce electrodes with the required surface quality. The electrodes are subjected to plasma spraying in centrifugal plants on granules, which are then sieved, collecting screenings in separate containers for reuse. Thus, the proposed method allows to involve in the production of granules up to 100% of waste non-standard fractions.
П р и м е р. Отсев гранул жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП в виде частиц размером менее 50 мкм и более 315 мкм, получившихся после плазменного центробежного распыления заготовок диаметром 76 мм, на установке УЦР-2 был подготовлен к засыпке в стальные цилиндрические капсулы диаметром 95 мм и длиной 715 мм при толщине стенки 6 мм. Засыпку осуществляли на вакуумной установке типа УЗГК-1 с виброуплотнением гранул в процессе засыпки с частотой колебаний 15-60 Гц и амплитудой 0,1-1,0 мм. Остаточное давление в рабочей камере вакуумной установки УЗГК-1 составляло (5,0-1,3)˙10-2 Па при 500оС. После вакуумирования верхняя крышка цилиндрической капсулы заваривалась лучом электроннолучевой пушки мощностью 12 кВт. Засыпанные гранулами капсулы были помещены в газостат, где прошли компактирование при 1200оС течение 2 ч при давлении 14 МПа. Компактированные заготовки были подвергнуты обточке (для удаления капсул и прилегающего слоя металла) на электроды диаметром 76 мм и длиной 650 мм.PRI me R. Screening of granules of heat-resistant nickel alloy EP741NP in the form of particles smaller than 50 microns and more than 315 microns, obtained after plasma centrifugal spraying of blanks with a diameter of 76 mm, at the UCR-2 installation was prepared for filling into steel cylindrical capsules with a diameter of 95 mm and a length of 715 mm with a thickness walls 6 mm. The filling was carried out on a UZGK-1 type vacuum unit with vibratory compaction of granules during the filling process with a vibration frequency of 15-60 Hz and an amplitude of 0.1-1.0 mm. The residual pressure in the working chamber of the UZGK-1 vacuum unit was (5.0-1.3) ˙10 -2 Pa at 500 о С. After evacuation, the top cover of the cylindrical capsule was welded with a 12 kW electron beam gun. Pellets covered with capsules were placed in gazostat where compaction held at 1200 C for 2 hours under a pressure of 14 MPa. The compacted blanks were turned (to remove capsules and the adjacent metal layer) to electrodes with a diameter of 76 mm and a length of 650 mm.
Распыление полученных электродов проводилось на установке УЦР-2 путем плазменного расплавления торца заготовки при вращении в пределах 6000-8000 об/мин. Повышение выхода годного при распылении гранул заданной фракции (от 50 до 315 мкм) составило 2-3% а всего процесса на 35%
Результаты испытания при выборе оптимальных параметров способа приведены в таблице.The obtained electrodes were sprayed at the UCR-2 unit by plasma melting of the end face of the workpiece during rotation in the range of 6000-8000 rpm. The increase in yield when spraying granules of a given fraction (from 50 to 315 microns) was 2-3% and the whole process by 35%
The test results when choosing the optimal method parameters are shown in the table.
Как следует из таблицы, оптимальные результаты при использовании предлагаемого способа получаются при следующем соотношении: при частоте 15-60 Гц, амплитуде 0,1-1,0 мм, скорости засыпки 40-50 кг/ч и остаточном давлении (5,0-1,3)˙10-2 Па. По сравнению с прототипом эффективность предлагаемого способа повышается в 18 и более раз при значительном росте выхода годного.As follows from the table, the optimal results when using the proposed method are obtained with the following ratio: at a frequency of 15-60 Hz, an amplitude of 0.1-1.0 mm, a backfill speed of 40-50 kg / h and a residual pressure (5.0-1 , 3) ˙10 -2 Pa. Compared with the prototype, the effectiveness of the proposed method is increased by 18 or more times with a significant increase in yield.
Анализ полученных данных выявил следующие преимущества предлагаемого способа: возможность полного (100%) использования отсева гранул в качестве исходного материала для изготовления отходов; отсутствие потерь металла на переплавку отходов гранул; возможность многократного вовлечения в производство отсева гранул; простота осуществления и минимум затрат на осуществление способа. Требуются лишь трубы, используемые в качестве капсул; возможность использования существующего оборудования для осуществления процесса. Analysis of the data revealed the following advantages of the proposed method: the possibility of full (100%) use of screening of granules as a source material for the manufacture of waste; the absence of metal loss on the remelting of waste granules; the possibility of multiple involvement in the production of screening of granules; ease of implementation and minimum cost of implementing the method. Only tubes used as capsules are required; the possibility of using existing equipment for the implementation of the process.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93026421A RU2038194C1 (en) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | Method for production of granules |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93026421A RU2038194C1 (en) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | Method for production of granules |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2038194C1 true RU2038194C1 (en) | 1995-06-27 |
| RU93026421A RU93026421A (en) | 1996-01-27 |
Family
ID=20141589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93026421A RU2038194C1 (en) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | Method for production of granules |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2038194C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477669C1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of vacuum thermal degassing of refractory alloy pellets in moving bed |
| RU2602311C2 (en) * | 2015-02-09 | 2016-11-20 | Андрей Борисович Бондарев | Method of producing articles from powders of refractory nickel alloys |
| RU2720008C1 (en) * | 2019-09-23 | 2020-04-23 | Публичное акционерное общество "Русполимет" | Method of vacuum thermal degassing of heat-resistant granules, titanium alloy or steels in movable layer and device |
-
1993
- 1993-05-07 RU RU93026421A patent/RU2038194C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 782961, кл. B 22F 9/14, 1980. * |
| 2. Обработка легких и жаропрочных сплавов. - Наука, 1976, с.219-224, рис.2. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477669C1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method of vacuum thermal degassing of refractory alloy pellets in moving bed |
| RU2602311C2 (en) * | 2015-02-09 | 2016-11-20 | Андрей Борисович Бондарев | Method of producing articles from powders of refractory nickel alloys |
| RU2720008C1 (en) * | 2019-09-23 | 2020-04-23 | Публичное акционерное общество "Русполимет" | Method of vacuum thermal degassing of heat-resistant granules, titanium alloy or steels in movable layer and device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4544404A (en) | Method for atomizing titanium | |
| US2897539A (en) | Disintegrating refractory metals | |
| JP2014515792A5 (en) | ||
| RU2038194C1 (en) | Method for production of granules | |
| GB2142046A (en) | Method and apparatus for making alloy powder | |
| US3119685A (en) | Method for melting metals | |
| US4681627A (en) | Process for preparing an ingot from metal scrap | |
| CN106670485A (en) | Preparation method of electrode bar for PREP | |
| US2753262A (en) | Process of compacting and sintering titanium metal scrap | |
| WO2002043905A3 (en) | A method and apparatus for the production of metal powder granules by electric discharge | |
| US3861839A (en) | Diffusion molding apparatus | |
| CN116984605A (en) | Preparation method of gas atomization TiAl alloy powder for additive manufacturing | |
| CN1042652C (en) | Method for preparing metal phase from light metal and nonmetal dispersion mixture | |
| JPH02243701A (en) | Treatment of metal powder | |
| RU2389584C2 (en) | Method to produce finely-dispersed purified powder of refractory metals and device to this end | |
| EP3292989A1 (en) | Method for generative production of components | |
| JPH057761A (en) | Device and process for manufacture of shot | |
| JPS63210206A (en) | Apparatus for producing metal powder | |
| RU2002578C1 (en) | Method of filling capsules by granulated powders of hand-deformable alloys | |
| RU2799458C1 (en) | Method for making products from granules made from nickel-based alloys or from titanium-based alloys | |
| RU2807399C1 (en) | Method for producing heat-resistant nickel alloy from powders obtained by electroerosive dispersion of zhs6u alloy waste in distilled water | |
| JP3782415B2 (en) | High purity sponge titanium material and method for producing titanium ingot | |
| RU2802608C1 (en) | Method of plasma-liquid production of metal powders from 3d printing products | |
| RU2779731C1 (en) | Method for producing billets of nickel-chromium alloy x20h80 | |
| US5133800A (en) | Fabrication of cryogenic refrigerator regenerator materials by spark erosion |