Устройство для получения ферромагнитного металлического порошка

Номер патента: 1470464

Авторы: Бурачонок, Тамбовцев

ZIP архив

Текст

ОЮЗ СОНЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИРЕСПУБЛИН 19) И 11 0 1511 4 В 22 Р 9/2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРИ ГКНТ СССР П ЯМПОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретенипорошковой метсти к получениюталлического поем исходных соеслое, Цель - потельности технол У 13 И,Н.Бурачонок ельство ССС 1/24, 1976. ьство СССР 9/22, 1977,М(21) 3428095/23-02 (22) 2304.82 (46) 07,04,89, Бюл. (75) Ю.И.Тамбовцев (53) 62 1.762.073(08 (56) Авторское свид У 825154, кл. В 03Авторское свидет В 618183, кл. В 22 ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕР АЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКАотносичся к области аллургии, в частноферромагнитного меошка восстановленидинений в кипящемышение производиогического процесса.1470464 Обрабатываемый материл из бункера28 поступает в дозатор-нагреватель22. При подаче в обмотку соленоида26 импульсного тока частотой 1-10 Гцферромагнитные шары 23 взвешиваются в объеме между решетками 24.Приэтом обрабатываемый материал перемещается сверху вниз, предварительно нагреваясь в патрубке 30 нагревателя 31, и при контакте с шарами 23,нагреваемыми посредством нагревателя 27, материал загружается в корпус 2 до определенного уровня, после чего импульсный ток в соленоидеотключается и включается ток в солеИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению ферромагнитного металлического порошка восстановлением исходных5соединений в кипящем слое.Цель изобретения - повышение производительности,На фиг,1 показана схема устройст"ва; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1.Устройство содержит корпуса 1,размещенные концентрично относительно центрального корпуса 2, которыеохвачены соленоидами 3 в виде трехрядов, под нижними основаниями которых крепятся корпуса 4, охваченные нагревателями 5, снабженнымизаслонками 6 и 7, причем заслонка 6прижата к основанию корпуса 4 пружиной 8, связана с штоками 9 и 10с биметаллическими дисками 11 и 12,состоящими из двух частей, выполненных, соответственно, из меди и железа, а заслонка 7 установлена на шарнире 13 и прижата к основанию корпуса 4 пружинами 14 и связана штоками15 с диском 11. Внутри корпуса 1установлены направляющие 16, образую.щие одновременно загрузочные патрубки, а в корпусе 2 размещена направляющая 17, внутри которой установленпатрубок 18 для подвода обрабатываемого материала, Внутри патрубка 18крепится трубка 19 для подвода гаэавосстановителя, в снаружи он охваченнагревателем 20, Ни;:;ние основания па ноиде, охватывающем данный корпус.Возникающее при этом импульсное магнитное поле взвешивает (псевдоожижает) обрабатываемый материал, Поскольку соседние соленоиды работаютв режиме транспортирования, происходит сепарация магнитных (восстановленных) частиц и их удаление через направляющие 17 в корпуса 1следующего ряда. Далее процесс сенарации и транспортирования продолжается, При использовании данного технологического решения обеспечивается повышение производительности технологического процесса. 2 ил. трубка 18 и направляющих 17, размещены не выше центров обмоток, гденапряженность поля имеет максимум.Трубка. 19 соединена с коллектором21, над которым размещен дозаторнагреватель 22 с,шарами 23, размещенными между провальными решетками24 в корпусе 25, охваченном соленоидом 26 и нагревателем 27. Над соленоидом 26 расположен герметичный бункер 28 для загрузки внутрь корпуса 25 материала через воронку 29 и патрубок 30, охваченный нагревателем 31. Под заслонками 6 и 7 расположена воронка 32 с патрубком - магнитонроводом 33. На выходе восстановленного металлического порошка установлены решетки 34, под которыми размещены бункеры 35, связанные с трубопроводом пневмотранспорта 36. Под патрубком 33 размещен бункер 37 для сбора немагнитного материала (при наличии в исходном материале немагнитных включений), связанный с трубопроводом пневмотранспорта 38. Газ-восстанови- тель подводится и отводится соответственно через патрубки 39 и 40. Для поддержания заданного давления взоне восстановления аппарат охвачен герметичным кожухом (не обозначен).Устройство работает следующим образом.4, лежащем ниже нижнего основаниясолецоидов 3 (прп таких частотахимпульсов исключен магнитный транспорт обрабатываемого материала).Длительность этого режима обработки определяет время пребывания частиц внутри корпусов 1 и 4 и времясепарации ферромагнитных ц немагнитных частиц, если последние входят в,состав обрабатываемого материала.Затем через определенное время, в зависимости от степени окислеццости порошка, магнитное поле центрального соленоида и соленоидов третьегоряда переключается на параметры Г1-2 Гц, Т = 0,01-0,06 с, а магнитное лоле соленоидов второго ряда(фиг."2) переключается ца параметрыГ = 3-10 Гц, Т = 0,01-0,02 с.Материал из центрального соленоида выбрасывается вдоль направляющей 17 в направляющий патрубок, 18и в корпуса 1, охватываемые соленои дами 3 второго ряда, Материал изкорпусов 1, охватываемых соленоидамитретьего ряда, поступает во вторую(нижнюю) ступень устройства, в которой, в отличие от верхней ступени,обрабатываемый материал движетсяуже от периферии к центру, дополнительно подогреваясь электронагревателями 5,и попадает в бункер 35 длясбора восстановленного прошка черезрешетку 34 размером порядка 1-2 мм 35(при размере частиц порошка сЗ(1 мм),Для того, чтобы в корпусе 2, охваченном центральным соленоидом, ив корпусах 1, охвачеццых солецоидами второго ряда, це произошло накопление немагнитцого материала, необходимо обеспечить возможность егоудаления, для чего служат, соответственно, заслонки 6 и 7, связанныес линейным двигателем в виде биметаллических дисков 11 и 12, соединеных с заслонкой 6 штоками 9 и 10и с заслонкой 7 штоками 15. Причемк основанию соленоидов обращена именно токопроводящая цемагцитцая часть, 5 О выполненная, например, пз меди. Покасоленоиды 3 создают уциполярцое .импульсцое магнитное поле, ца диски11 и 12 действует сила, притягивающая их к соленоидам. Для отвода немагнитного материала создают импульсы переменного магиного поля засчет периодического прерывания переменцого магнитного поля частотой 31470464Обрабатываемый материал через воронку 29 из бункера 28 поступает в дозатор-нагреватель 22. При подаче в обмотку соленоида 26 импульсного тока частотой 1 - 10 Гц и длитель 5 ностью импульсов 0,01-0,02 с ферромагнитные шары 23 взвешиваются, совершая колебательные движения и перемешиваясь в объеме, ограниченном провальными решетками 24. При этом обра- . батываемый материал перемещается сверху вниз, предварительно нагреваясь в патрубке 30 нагревателя 31 и при контакте его с шарами 23, нагреваемыми посредством нагревателя 27, попадая внутрь корпуса 2. Одновременно в этот патрубок поступает водород, нагреваясь в коллекторе 21, омывая нагреватель 20. В этом случае материал загружается в корпус 2 для определенного уровня в зависимости от гидравлического сопротивления прохождения водорода через трубку 19, которое увеличивается в зависимости от уровня загружаемого материала. Верхний уровень материала в корпусе 2 не должен превышать уровень верхнего основания любого из соленоидов 3, предпочтительней он не должен быть выше центра соленоида для того, чтобы на материал действовала пондеромоторная сила, направленная вверх противоположно силе тяжести),При достижении заданного уровня обрабатываемого материала в корпусе 2 импульсный ток в соленоиде отключается и материал уже не поступает в корпус 2, в то время как центральный соленоид (первого ряда), охватывающий этот корпус, включается и обрабатываемый ферромагнитный материал псевдоожижается импульсным магнитным полем частотой 3-10 Гц при длительности импульсов 0,01-0,02 с. Одновременно соседние соленоиды 3 (соленоиды второго ряда на фиг.2), охватывающие центральный соленоид, работают в режиме магнитного транспорта с частотой поля 1-2 Гц,при длительности импульсов 0,01-0,06 с. В.это же время группа соленоидов 3 третьего ряда генерирует магнитное поле частотой 3-10 Гц длительностью импульсов 0,01-0,02 с, которые соответствуют состоянию псевдоожижения обрабатываемого материала как в объеме, охватываемом соленоидом, так и в объеме, занимаемом корпусами50 Гц, Частота такого прерывания - от 1 до 25 Гц с интервалом прерывания не менее 0,02 с. В этом случае диски 11 и 12 отталкиваются от соленоидов 3, встречая противодействие пружин сжатия 8 и растяжения 14.Диски 11 и 12 вибрируют на магнитной подушке на определенном расстоянии от нижнего основания центрального соленоида. Заслонки 6 и 7, также вибрируя, отходят от нижних оснований корпусов 1 и 2 и немагнитный материал отводится через образовавшиеся щели в воронку 32, из которой через патрубок-магнитопровод 33 он попадает в бункер 37. Отталкивание дисков 11 и 12 имеет место и при периодическом наложении переменного магнитного поля частотой 50 Гц без его прерывания, но при этом амплитуда их колебаний не больше 1-2 мм, Дополнительное прерывание такого поля увеличивает амплитуду колебания до 10-15 мм, что улучшает отвод немагнитного материала.Подогреватели 5 обеспечивают нагрев обрабатываемого материала 400 -о500 С, т,е. до такой температуры, при которой магнитная проницаемость окислов металла существенно уменьшается из-за того, что точка Кюри их существенно ниже, чем точка Кюри железа (например, для магнетита она 580 С, а для железа - 760 С). Для увеличения разницы магнитных проницаемостей в зависимости от степени восстановления порошка желательно повысить ее до 600-650 С, но при этой температуре уже возможно спекание частиц железного порошка, что недопустимо,Такое повьппение температуры, особенно во второй ступени аппарата, обеспечивает магнитную сепарацию обрабатываемого материала по магнит-. ной проницаемости частиц и по степени их восстановления, позволяет их довосстановить, поскольку при 400 500 С подвижность частиц окислов металла, например магнетита, еще сохраняется, хотя уже магнитный транспорт их на заданную высоту становится невозможным, В принципе, и на второй ступени возможен вариант выгрузки недовосстановленных частиц с помощью заслонок с электромеханическим приводом, аналогичным дискам 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 11 и 12, с последующим восстановлением их в дополнительном реакторе,Уже при частоте импульсов 12 Гц и длительности их Ти = 0,01 с в корпусах 1 и 2 образуются полости вдоль слоя ферромагнитных частиц, т.е. концентрация этих частиц вдоль центральной оси соленоидов 3 резко уменьшается, что ухудшает контактирование частиц с газом-восстановителем. Одновременно ухудшается теплообмен слоя с теплообменными поверхностями, омываемыми этим слоем. При частоте 16 Гц перемещение частиц относительно друг друга полностью прекращается, имеет место их интенсивная магнитная флокуляция в единый конгломерат, налипший на стенки корпуса. При еще больших длительностях импульсов эта предельная частота существенно уменьшается.П р и м е р, Восстанавливался порошок быстрорежущей стали марки Р 6 М 5 с содержанием кислорода ЗЕ, Размеры частиц порошка находились в диапазоне от 20 до 100 мкм. Частицы этого порошка под микроскопом представляют собой мелкую стружку, чешуйки, иглы и т.п, Насыпной вес этогопорошка после утруски составил 2 г/см Этот порошок совершенно не псевдоожижался газом из-за каналообразования в слое и уноса из каналов частиц слоя, имел практически нулевую текучесть: слой этого порошка не просыпался через воронку с диаметром отверстия на выходе из нее 20 мм. Зато этот слой интенсивно псевдоожижался импульсным магнитным полем в диапазоне частот от 1 до 10 Гц при длительности импульсов 0,01-0,02 с. Реактор имел внутренний диаметр 92 мм, наружный - 102 мм, высоту 360 мм. В верхней части над ним раэ мещен герметичный бункер, дозатор и коническая направляющая для отвода материала в другой герметичный бункер сбора восстановленного материала, размещенный над соленоидом, охватывающим реактор. Этот бункер имел прямоугольное разгрузочное окно, закрытое заглушкой с помощью шпилек и гаек, через которое периодически при повороте реактора на угол 909 выгружался обрабатываемый материал.Водород подавался в реактор снизу через коллекторную трубку диаметром 20 мм, входящую внутрь реакто 1470464ра, от которой в виде радиальных усиков и сверху вниз выходили трубочки диаметром 3 мм. Снаружи в месте охвата трубы соленоидом была установлена теплоизоляция из слюды и асбеста толщиной 20 мм. Высота соленоида 80 мм. Выполнен он из 6 слоев медной трубки диаметром 8 мм, охлаж" даемой водой, Под соленоидом на длине 100 мм размещен электронагреватель мощностью 4 кВт, выполненный из нихрома диаметром 4 мм. Температура слоя, псевдоожиженного импульсным магнитным полем, поддерживалась на уровне 450 ф 50 С и автоматически регулировалась с помощью термометра сопротивления, установленного на выходе водорода из реактора и включенного в одно из плеч моста постоянного тока, отбалансированного нае450 С, а также поляризованного реле, включенного в диагональ этого моста, посредством которого включались-выключались тиристоры системы ,электоонагревателя. В реактор загружался 1 кг материала. Объемная скорость водорода сосэтавляла 3 м /ч. Первоначально реактор посредством вентиля подсоединялся к вакуум-насосу. Затем этот вентиль закрывался и.открывался вентиль, подсоединенный к баллону с водородом. Этот водород затем последовательно проходил через осушитель с силикагелем, газодувку, газовый подогреватель, реактор для восстановления,водяной холодильник (охлаждение доо10 С), после чего вновь возвращался в осушитель с силикагелем для рециркуляции. Процесс восстановления шел при атмосферном давлении в течение90 мин, после чего содержание кислорода в металле составило 0,367 Затем порошок выбрасывался магнитным полем в бункер для сбора восстановленного материала, а дозатор загружал новую порцию окисленного порошка для восстановления, В этом процессе не были использованы резервы повышения его производительности, в частности рост давления до 25-30 атм был равносилен с точки зрения увеличения скорости восстановления ростуотемпературы до 800-900 С, кроме того, увеличение числа последовательно работающих ступеней также обеспечивают увеличение производительно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55464 10О в продукте, полученном в известном устройстве).При этом производительность технологического процесса может быть увеличена в 3 раза. Например, при использовании предложенного устройства,содержащего 28 реакторов, производительность составляет 140 кг/ч, апри использовании известного устройства с таким же количеством реакторов - 30-40 кг/ч (с учетом продолжительности периодической загрузкии разгрузки реакторов).15 Следовательно, применение предложенного технического решения обеспечивает увеличение производительности технологического процесса. Устройство для получения ферромагнитного металлического порошка, 25 содержащее вертикальные корпуса, установленные внутри соленоидов, дозатор, заслонки, установленные накорпусах, и патрубки для подвода иотвода материала и газа-восстановителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повьппения производительности, оно снабжено дугообразными направляющими, установленнымив каждом корпусе над соленоидами,электронагревателями, размещенными З 5 под соленоидами в нижней части каждого корпуса, и биметаллическим диском, выполненным в виде немагнитнойтокопроводящей и ферромагнитной частей, при этом диск размещен под ниж" 40ними основаниями соленоидов и соединен с заслонками корпусов. 9 1470Охват части корпуса, размещенного под соленоидами, электронагревателями позволяет поддерживать на заданном уровне температуру процесса, атакже обеспечивает перевод в парамагнитное состояние недовосстановленной части материала частиц при различных точках Кюри окислов и металла, что улучшает процесс разделенияпо степени восстановления порошка,,оНапример, точка Кюри железа 760 С, аего окислов 580 С.Связь заслонки с металлическимдиском, выполненным из двух частейфнемагнитной токопроводящей (например, изготовленной из меди), и ферромагнитной, обеспечивает (при условии, что биметаллический диск размещен непосредственно под нижним основанием соленоида) перекрытие за- Формула изобретенияслонкой нижнего основания реакторапри наложении на диск униполярногоимпульсного магнитного поля и отсутствие этого перекрытия с выгрузкойнемагнитного материала при наложениина диск знакопеременного магнитногополя в виде импульсов.Химический состав полученногопорошка после восстановления в слое,псевдоожиженном импульсным магнитным полем, составил, : У 5,5, Мо5,5; С 1,1; О 0,36; Сг 2,6; 81. 0,28;Бд 0,49; Мп 0,44; Ч 1,9; Б 0,02.Порошок был выделен из шлама, полученного после абразивной обработки металлорежущего инструмента марки Р 6 М 5.Применение предложенного технического решения позволяет снизить содержание кислорода в полученном продукте до 0,367. (по сравнению с 1,6 Е1470464 Г. 2 Составитель И.Киянскийдактор В.Данко Техред ,.Хацанич Корректор апопц Подписное 1 Кг СС,оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро 1, у.п, Гагарина, 101 Заказ 1417/14 Тираж 710ВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, Жбретениям и откр 1;тня аушская наб., д. ,/:

Смотреть

Заявка

3428095, 23.04.1982

Ю. И. Тамбовцев и И. Н. Бурачонок

ТАМБОВЦЕВ ЮРИЙ ИВАНОВИЧ, БУРАЧОНОК ИВАН НИКОЛАЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: B22F 9/22

Метки: металлического, порошка, ферромагнитного

Опубликовано: 07.04.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/7-1470464-ustrojjstvo-dlya-polucheniya-ferromagnitnogo-metallicheskogo-poroshka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для получения ферромагнитного металлического порошка</a>

Похожие патенты