Способ получения дисперсных частиц

(19 Р 9/1 51) ПИ Вь ", РТЕНИ нологичеоФролов и Васильевавы, - М ром,Известе персных час жется отн диска-криста ния диска,этом удаетсолучения дисрасплав двии вращения ствие вращерасплав. При образование,н также способтиц, при которомосительно осллизатора вслепогруженного вослабить волн ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГО С ПАТЕ НТ С С С Р) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Московский авиационный теский институт им. К,Э.Циолковск(56) Патент СШАМ 3812901, кл. 164 - 87, 1974,Ма нохин А. ИМитин Б, СВ,А., Ревякин А,В, Аморфные сплМеталлургия, 1984, с,54,Изобретение относится к порошковои металлургии, а именно к получению порошков и волокон путем затвердевания расплава на кромках вращающегося диска-теплоприемника, и может быть использовано для получения частиц металлов с повышенными физикомеханическими свойствами за счет высоких скоростей охлаждения,Известен способ получения микрокристаллических и аморфных волокон экстракцией расплава на вращающемся кристаллизаторе.Недостатком известного способа является низкая производительность процесса вследствие возмущения поверхности расплава движущимся диском-кристаллизато(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ(57) Сущность изобретения: вращают расплав алюминия до образования цилиндрической поверхности вращения с расчетным радиусом 0,65 м. Внутри поверхности расположен диск-теплоприемник диаметром 0,2 м, ось которого параллельна оси вращения расплава, а рабочие кромки касаются поверхности расплава. Диск вращают с частотой 40 с 1, Затвердевшие частицы, отрываясь от теплоприемника, ударяются в отражатель и попадают в сборник продукции, 1 табл. возникающее вследствие различия скоростей движения диска-кристаллизатора ирасплава, но остается возмущение поверхности расплава вследствие вращения диска,погруженного в расплав. Этот способ является наиболее близким техническим решением к изобретению и принят за прототип,Цель изобретения - повышение производительности процесса и однородностиполучаемых частиц, вследствие подавленияволнообраэования в ванне с расплавом,Указанная цель достигается тем, что впроцессе диспергирования расплав вращают до образования поверхности с заданнымрадиусом кривизны в точке касания с диском-теплоприемником,По имеющимся у авторов сведениям ниодно техническое решение не содержит совокупности признаков, предложенных визобретении и поэтому соответствует критерию "существенные отличия".Извлечение материала иэ расплава на вращающемся кристаллизаторесопряженосвозник10 15 20 25 30 3) цей сплав оверхвлена диска- браауУ и,новением в расплаве колебаний, генерируемыхвращением кристаллизатора, Благодаря действию центростремительной силы эти колебанияудается значительно погасить,а при равенствелинейных скоростей движения расплава и рабочей кромки диска-теплоприемника волнообразование удается погасить полностью,при этом значительно повышается производительность процесса.Гашение волнообразсвания в расплавепозволяет качественно улучшить процессне только с точки зрения производительности, но и стабильности процесса диспергирования (увеличение однородностиполучаемого продукта). Физически это обьясняется следующим, При образованииволн на поверхности расплава вращающийся диск вынужден "слизывать" расплав сверхушек волн: в ином случае резко возрастает неоднородность получаемых дисперсных частичек. Процесс волнообразованияможет быть охарактеризован непериодической функцией, т.к, есть гребни большей именьшей высоты, расположенные весьмахаотично. При стремлении добиться относительной равномерности размера частицдиск будет контактировать только с максимальными гребнями волн, Это естественноприводит к резкому снижению производительности, Причем, чем больше непериодичность и хаос при волнообразовании, темменьше производительность и наоборот,Если выразить это через соотношениеполезного времени работы диска-теплоприемника к общему времени работы, то получается выражениегп= - "1,гогде т- время полезной работы диска;го - общее время работы;6 - функция волнообразования,Понятно, что при идеальном случае этосоотношение будет равно 1 и производительность процесса достигает теоретического значения (при этом 1 не имеетфизического смысла, т,к. волны отсутствуют).Математическое моделирование этогопроцесса связано со сложной взаимозависимостью таких факторов процесса, как скорость вращения диска-теплоприемника,плотность и вязкость среды, в которой происходит экстракция, вязкость самого расплава (которая зависит в том числе и оттемпературы расплава) скорость вращениярасплава, адгезионные и когезионные связи во всей системе, глубина погружения диска-теплоприемника в расплав и др.Экспериментально установлено, что сщественное снижение волнообразования как следствие, повышение производительности процесса наблюдается при величинеЧр= (0,7 - 1,4) Чт (1)где Чт - скорость движения рабочих кромокдиска-теплоприемника;Чр - скорость движения расплава в точке касания с диском-теплоприемником.На скорость движения расплава такженакладываются ограничения. Для образования устойчивости поверхности вращениядолжно соблюдаться соотношениеац - 9),где ац - центростремительное ускорение;9 - ускорение свободного падения, следовательно,гЧй - радиус кривизны поверхности вращения расплава в точке касания с дискомтеплообменником,С другой стороны при ац 100 усложняется конструкция установки, в расплаве может наблюдаться ликвация, вызваннаясегрегацией элементов с различной атомной массой, что ведет к изменению химического состава дисперсных затвердевшихчастиц,Отсюда Чр = (1 - 100) 9 В (2)с учетом (1) и т.к. и = - , В окончательномЧЛвиде: зобретение иллюстрируется таблиП р и м е р 1. Вращающийся распла алюминия образует цилиндрическую повер хность, внутри которой расположен дисктеплоприемник диаметром 200 мм, причем ось его вращения параллельна оси вращения расплава, а рабочие кромки касаются поверхности расплава. Затвердевшие частицы, отрываясь от теплоприемника, ударяются в отражатель и попадают в сборник продукции, Частота вращения диска тепло- приемника 40 с , Из (3) радиус кривизны поверхности вращения расплава0,1 40 0,2 0,65 м,9,8что обеспечивает производительность установки 112 кг/ч.П р и м е р 2, Вращающийся ра цинка образует параболическую и ность, ось вращения которой напра вертикально, Плоскость вращения теплоприемника перпендикулярна о ющей параболе в точке касания. Диаметр диска теплоприемника 200 мм, частота вра1785825 цгде И - частота в ращенемника, с ";О - диаметр диска ия диска - теплоприприемни Рад исперги руемый материал Диаметр дискаеплопри емника,Произво дительность,кг/ч Частотаращениядискаеплоприемника,ариан ривизныоверхности расплава,0,32 прототип) редл.спосо 0,0201 112 0,2 0,2 0,2 02 И1Еп (и рототип)п предл способн 67 8 90,8 оставитель Б,Митинехред М,Моргентал едактор С.Кулаков Шекмар оррек Заказ 215 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага 10 щения 10 с , Радиус окружности расплава в точке касания с диском-теплоприемником 2 10 0,2В= 98- 0816 м,что обеспечивает производительность установки 60 кг/ч,П р и м е р 3. Вращающийся расплавлатуни образует цилиндрическую поверхность, внутри которой расположен дисктеплоприемник диаметром 80 мм, причемось его вращения параллельна оси вращения расплава, Частота вращения диска-теплоприемника 8 с ", Радиус окружностиобразуемой расплавом в точке касания сдиском15 8 008 - 0639,3 40 40 40 5,8 2,56 2,9 10 10 что обеспечивает производительность установки 9 кг/ч. Формула изобретения 5 Способ получения дисперсных частиц,включающий экстракцию расплава вращающимся диском-теплоприемником, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и однород ности частиц, расплав вращают до образования поверхности с радиусом кривизны в точке касания с диском-теплоприемником определяемым из соотношения 0,651,10,4040,8731,2100,8160,4680,5730,2