Пристрій для добування металевих порошків та волокон із розплава мінералів

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а также может быть использовано для получения порошков и волокон, например, из расплава базальта и др. минералов. Первое использование относится к безотходному производству, например, магнитопроводов электротехнических изделий, второе к получению высокотемпературостойких наполнителей, теплоизоляционных покрытий и армирующи х элементов. Известно устройство для кристаллизации расплава методом намораживания на валикахкристаллизаторах (Справочник. Специальные способы литья / Под общ. ред. акад. АН УССР В.А. Ефимова. - М.: Машиностроение, 1991. - С.5, 68 - 579). Согласно описанной в этом справочнике технологии расплав превращается в отливку и кристаллизуется на охлаждаемых валках. Устройство и способ широко применяются и обеспечивают высокое качество изделий, однако для целей измельчения расплава на порошки и волокна они обладают рядом недостатков, главными из которых являются малая производительность и невозможность получения необходимого фракционного состава измельченных материалов. Известно устройство (прототип) для получения волокон и порошков из расплава минеральной массы, содержащее металлоприемник со сливным отверстием, распылительную камеру с кристаллизаторами, выполненными в виде двух водоохлаждаемых валков, установленных с возможностью синхронного вращения и имеющих на наружной поверхности канавки, и сборник порошка (А.с. СССР №1014662, кл. B22F9/08, 1983). Указанное устройство обладает недостаточными для промышленного процесса производительностью и неоднозначным составом измельченных материалов. Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции при улучшении фракционного состава порошков и волокон, получаемых из расплава минералов. Поставленная задача решается тем, что валки установлены один над другим и кинематически связаны между собой ременной передачей, верхний валок выполнен с кольцевыми и продольными канавками на наружной поверхности и имеет на концевых участках кольцевые выступы, нижний валок выполнен гладким и установлен со смещением по горизонтали на 1/2 диаметра по отношению к оси верхнего валка, а отверстие металлоприемника расположено на одной четверти длины окружности верхнего валка и ограничено с двух сторон его кольцевыми выступами. Сравнение существенных отличительных признаков предлагаемого изобретения с прототипом и базовым объектом показало на их несовпадение, что свидетельствует об удовлетворении заявляемого изобретения критериям новизны и существенных отличий. К достоинствам предложенного устройства по сравнению с прототипом и базовым объектом относится высокая добротность в дозировании расплава при получении порошков, волокон или чешуек с наперед заданными свойствами, размерами и массой. При этом эти частицы могут быть получены из различных материалов, что открывает возможность изготовления, в том числе методами порошковой металлургии, принципиально новых изделий, инструментов из твердых сплавов, магнитопроводов электротехнических изделий, высокопрочных бетонов, армированных базальтовыми волокнами и др. изделий. Перечисленное обеспечит большой народно-хозяйственный эффект. Предложенные кристаллизаторы в условиях непрерывного их охлаждения обеспечивают процесс кристаллизации при постоянной (заданной) температуре. При этом исключена возможность коагуляции капель на вращающемся кристаллизаторе, а получаемые измельченные порошки или волокна обладают ультрамелкой или мелкокристаллической структурой, что, например, для металлов, снижает электромагнитные потери, а для базальта повышает прочность изделий. Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен поперечный разрез устройства; на фиг.2 - продольный разрез, а на фиг.3 показан технологический процесс производства порошков и волокон из расплава минералов. Устройство содержит металлоприемник 1, в который заливают из ковша 2 расплав 3. Металлоприемник 1 имеет в нижней части отверстие через которое расплав 3 поступает на распылители-кристаллизаторы, выполненные в виде, цилиндрических пустотелы х валиков 5а и 5б. Верхний валик распылителя-кристаллизатора 5а установлен на валу 6 электродвигателя 7. Охлаждается валик 5а водой через трубопровод 8. Валик-кристаллизатор 5б установлен на валу 9 и связан с валиком 5а клиноременной передачей 10. На наружной поверхности валика 5а выполнены дозированные кольцевые 11 и продольные 12 канавки, форма и размеры которых определены заданным составом и формой частичек порошка или волокон 13. Нижний валик 5б выполнен гладким. Причем металлоприемник совмещен с направляющим бункером 1, а его выходное сечение 4 расположено на одной четверти длины окружности валика 5а и ограничено с двух сторон кольцевыми выступами 14а и 14б. Валик 5б установлен со смещением по горизонтали 1/2 диаметра по отношению к оси валика 5а. Устройство смонтировано на раме 15. Устройство работает следующим образом (фиг.1 - 3). Вначале в пустотелый валик 5а через патрубок 8 подают охлаждающую жидкость (например, вода с поверхностно-активными веществами в соотношении 1 : 0,01), затем включают двигатель 7 и вращают валикикристаллизаторы 5а и 56 (направление вращения валиков показано на фиг.3 стрелками), после чего, при помощи, например, ковша 2 расплав металла или другое вещество, подлежащее измельчению, подают в графитовый металлоприемник 1, откуда расплав через отверстие в виде струи поступает на валик-распылитель 5а, где производится дозировка и формообразование в процессе охлаждения частичек порошка, волокон, и других измельченных элементов из расплава. Осуществляется это за счет имеющихся на поверхности валика 5а дозирующи х углублений в виде кольцевых 11 и продольных 12 канавок, в которые попадает расплав, например, металла. Формируясь в указанных канавках в соответствующие фракции измельченных элементов, они поступают на охлажденный валик 5б, где дополнительно во время контакта происходит направленная деформация и окончательное формирование порошков или волокон, после чего они поступают в сборную емкость 16. Устройство позволяет осуществлять высокопроизводительный процесс производства порошков, волокон, чешуек или гранул из капель расплавленных отходов различных материалов при значительном снижении энергозатрат по сравнению с прототипом и базовым объектом. Новые безотходные технологии, реализуемые на предлагаемом устройстве, являются высокоэкономичными, так как основаны, главным образом, на переработке отходов производства в качественные изделия. Например, изготовление указанных материалов на макете предложенного устройства проводилось при получении металлических чешуек из расплавленных штамповочных отходов электротехнической стали марки 2013. В качестве хладагента использовались техническая вода с добавкой поверхностно-активных веществ в соотношении 1 : 0, 0,01. Валики-распылители-кристаллизаторы диаметром 130мм, длиной 180мм, с углублениями в виде круговых и продольных канавок (ширина 4мм и глубина 2,5 - 3мм) на наружной поверхности при частоте вращения 2840об/мин и мощности двигателя 3кВт, обеспечивают производительность 28,5кг/мин при высоком качестве волокон с размерами 4 ´ 3 ´ 0,5. Опыты показали, что производительность выше, чем у прототипа и базового объекта - на 30%.